Nie całkiem żywy, nie całkiem martwy

Robota zbudowanego z komórek serca szczura skonstruowali badacze z Uniwersytetu Harvarda. Naukowcy chcą w taki sposób robić organy dla ludzi.

Aktualizacja: 13.07.2016 16:14 Publikacja: 12.07.2016 18:37

Raja z żywych komórek szczura nie jest większa od monety – składa się z 200 tys. kardiomiocytów

Raja z żywych komórek szczura nie jest większa od monety – składa się z 200 tys. kardiomiocytów

Foto: Karaghen Hudson, Michael Rosnach

Jeżeli to brzmi jak z powieści o potworze Frankensteina, to... właśnie tak ma być. Kit Parker i Sung-Jin Park z Instytutu Wyssa Inżynierii Inspirowanej Biologią Uniwersytetu Harvarda połączyli elementy sztuczne i żywe. Stworzyli maszynę, której elementem są funkcjonujące komórki mięśnia serca. Są zmodyfikowane genetycznie w taki sposób, aby robotem można było sterować... światłem.

Żyjąca maszyna jest wzorowana na rybie gatunku Leucoraja erinacea (raja kanadyjska). Jest jednak od prawdziwej ryby mniejsza – ma wymiary monety. Składająca się z 200 tys. komórek serca – kardiomiocytów – sztuczna raja ma 16 mm długości i waży ok. 10 g.

Po co naukowcom taki stwór? Wierzą, że dzięki temu możliwe będzie opracowanie lepszych organów dla ludzi. I że lekarze nauczą się czegoś o sercu, a biolodzy – o mechanizmie poruszania się ryb.

Raje to ryby o charakterystycznym spłaszczonym kształcie ciała z bardzo rozbudowanymi płetwami piersiowymi. Kształt wynika z trybu życia – zwykle leżą zagrzebane w piasku lub płyną tuż przy dnie, poszukując drobnych ryb i skorupiaków stanowiących ich pożywienie. Leucoraja erinacea wykorzystywana była dotąd głównie jako przynęta w pułapkach na homary – rybacy znajdują ją często w sieciach, ale jej znaczenie kulinarne jest nikłe (choć niektórzy usiłują przygotowywać ją jak przegrzebki).

W ostatnich latach jednak coraz chętniej używa się tego gatunku jako organizmu modelowego w badaniach biomedycznych. W 2005 r. skatalogowano geny Leucoraja erinacea, dzięki czemu naukowcom łatwiej je modyfikować.

Jednak – jak przyznają badacze – źródła tego osiągnięcia nie mają wiele wspólnego z genetyką...

Szok i przerażenie

– Moja córka próbowała pogłaskać raję i włożyła rękę do wody. Ryba odpłynęła, poruszając z gracją płetwami – mówi Kit Parker. – I wtedy mnie olśniło. Przecież mogę zbudować system, który będzie wyglądał jak warstwa komórek mięśnia serca.

Aby to zrobić, potrzebna była pomoc bioinżynierów. Parker przedstawił swój pomysł Sung-Jin Parkowi. – Usiadłem przed nim i powiedziałem: Sung-Jin, rozkroimy szczura i przerobimy go na płaszczkę. A później użyjemy światła, żeby nim sterować. Patrzył na mnie, a na jego twarzy malowały się smutek i przerażenie.

Dał się jednak namówić i prace ruszyły. Najpierw inżynierowie wykonali szkielet ze złota. Pokryty był polimerową elastyczną warstwą. Dopiero na ten stelaż naniesiono wyhodowane i zmodyfikowane komórki serca szczura. Przerobiono je tak, by skurcz następował w reakcji na oświetlenie.

Komórki naniesiono (wydrukowano) na podłożu w taki sposób, aby tworzyły meandrującą ścieżkę. Dzięki temu kurczą się jedna za drugą, wprawiając w ruch płetwę. Skurcz ten jest charakterystyczny dla mięśnia serca, jednak w wodzie działa tak jak poruszanie się z gracją opisywane przez Parkera.

Oświetlenie sztucznej ryby oznacza wygięcie płetwy w dół. Gdy kardiomiocyty się nie kurczą, płetwa wraca do pozycji neutralnej. Oświetlenie jej tylko z jednej strony sprawia, że ryba skręca.

Sami naukowcy mają pewien problem z odpowiedzią na pytanie, co właściwie stworzyli. – Myślę, że mamy tu do czynienia z biologicznym życiem – mówi Parker w rozmowie z „Popular Mechanics". – Z maszyną, ale w formie biologicznej. Nie jest to żywy organizm, bo przecież nie może się rozmnażać, lecz z całą pewnością ma żywe elementy.

Najfajniejsza rzecz roku

Badacze z Uniwersytetu Harvarda uważają, że raja z serca szczura umożliwi im stworzenie biologicznych, lecz sztucznych, organów do przeszczepów. Ambicją Kita Parkera jest opracowanie sztucznego serca z żyjących komórek. – To nie jest zadanie na jedną noc. Musimy się wiele nauczyć – mówi.

Innym pomysłem na wykorzystanie biobota jest produkcja syntetyczno-biologicznych tworów wypełniających polecenia człowieka. Wyposażenie takich mechanizmów w czujniki reagujące na określone bodźce pozwoliłoby wyhodować ni to żywe, ni to martwe twory. Ale to przyszłość.

– Zamieniliśmy szczura w płaszczkę sterowaną światłem – ekscytuje się Parker. – Do diabła, ludzie muszą się dowiedzieć, że to najfajniejsza rzecz, jaką zobaczą w tym roku.

Jeżeli to brzmi jak z powieści o potworze Frankensteina, to... właśnie tak ma być. Kit Parker i Sung-Jin Park z Instytutu Wyssa Inżynierii Inspirowanej Biologią Uniwersytetu Harvarda połączyli elementy sztuczne i żywe. Stworzyli maszynę, której elementem są funkcjonujące komórki mięśnia serca. Są zmodyfikowane genetycznie w taki sposób, aby robotem można było sterować... światłem.

Żyjąca maszyna jest wzorowana na rybie gatunku Leucoraja erinacea (raja kanadyjska). Jest jednak od prawdziwej ryby mniejsza – ma wymiary monety. Składająca się z 200 tys. komórek serca – kardiomiocytów – sztuczna raja ma 16 mm długości i waży ok. 10 g.

Pozostało 84% artykułu
2 / 3
artykułów
Czytaj dalej. Subskrybuj
Nauka
Człowiek poznał kolejną tajemnicę orangutana. Naczelny potrafi się leczyć
Nauka
Czy mała syrenka musi być biała?
Nauka
Nie tylko niesporczaki mają moc
Nauka
Kto przetrwa wojnę atomową? Mocarstwa budują swoje "Arki Noego"
Nauka
Czy wojna nuklearna zniszczy cała cywilizację?