為了治療兒童先天性心臟病,科學家正研究如何利用人類的幹細胞培育「人造心臟」。美國哈佛大學與埃默里大學研究人員合作,製造出半機械的「人造魚」,他們還發現透過心肌收縮,人造魚能在水中持續游泳至少 100 天。這項突破被視為有助於培育人造心臟。

10 日的《科學》期刊中,發表了「人造魚」的相關論文。第一作者、生物醫學工程師朴成進表示,這項研究利的發現,回答現有生物起搏器存在的一些問題,希望從心臟電生理結構和功能方面,幫助人們了解未來人造心臟工作的關鍵生物物理原理。

研究人員將人類心臟 2 個功能性調節特徵 ( 機械電信號、自動性 ) 轉移至人造斑馬魚裝置,並從斑馬魚的形狀和游泳動作得到靈感。研究人員利用外部光基因,刺激人造魚的肌肉收縮,像斑馬魚一樣利用尾鰭兩邊的肌肉游泳。當人造魚游泳時,會形成一個閉合的循環系統,當一側收縮時,另一側就會伸展,這種現象會刺激機械,而持續循環。研究當中的人造魚在這個機制下,自主游泳長達 108 天。

此外,研究人員還設計一個自主起搏節點,能夠控制自發性收縮的頻率和節奏,讓人造魚魚鰭的兩層肌肉產生連續、自發、協調的活動,進而持續游泳。

朴成進透露,因為有「心臟功能性調節特徵」和「自主起搏節點」的結合,讓人造魚活得更長久、游泳更有效率。人造魚也為研究心律電信號提供模型,專家能夠藉此更深入了解心律相關疾病。

朴成進還補充,人造魚的體能會隨年齡增加而改善,研究發現人造魚的肌肉收縮幅度、最大游泳速度和肌肉協調性在第一個月都隨著心肌細胞的成熟,在未來有機會達到與野生斑馬魚相似的速度和游泳效率。

論文資深作者、哈佛大學應用物理學教授基特·帕克對此表示,最終目的是製造出「人造心臟」,解決兒童先天性心臟病。