11 Febbraio 2022
18:56

Questo “pesce” è stato ottenuto da cellule umane (e nuota contraendosi come il cuore)

Si tratta del primo bioibrido completamente autonomo sviluppato da cellule del muscolo cardiaco derivate da staminali umane.
A cura di Valeria Aiello
Il primo pesce bioibrido / Science
Il primo pesce bioibrido / Science

I ricercatori dell’Università americana di Harvard, in collaborazione con i colleghi della Emory University di Atlanta, hanno ottenuto il primo pesce bioibrido utilizzando cellule del muscolo cardiaco derivate da staminali umane. Lo sviluppo fa seguito a una ricerca precedente che aveva utilizzato cellule cardiache di topo per realizzare una pompa bioibrida simile a una medusa e un’ulteriore ricerca che aveva portato allo sviluppo di un altro pesce artificiale, a partire sempre da cellule cardiache di topo. Ora, invece, il team ha costruito il primo dispositivo bioibrido autonomo a base di cardiomiociti derivati da staminali umane, utilizzando dunque cellule ottenute dalla differenziazione delle staminali in cellule della fibra muscolare cardiaca che per loro natura consentono la generazione e la trasmissione di un impulso contrattile.

A differenza dei dispositivi precedenti, l’idea dei ricercatori è stata quella di simulare forma e movimento di un pesce zebra, un piccolo pesce d’acqua dolce che, nella versione dei ricercatori, è stato realizzato mediante due strati di cellule muscolari, uno su ciascun lato della pinna caudale, affinché fosse possibile alternare il movimento di contrazione e allungamento tra i due lati. “Sfruttando la segnalazione meccano-elettrica cardiaca tra i due strati, abbiamo ricreato il ciclo in cui ogni contrazione risulta automaticamente come risposta allo stiramento sul lato opposto” ha affermato Keel Yong Lee, borsista post-dottorato presso la John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences (SEAS) di Harvard e co-primo autore della ricerca, i cui risultati sono stati pubblicati in uno studio su Science e riassunti in un video su Youtube.

Le immagini mostrano che il pesce artificiale nuota autonomamente, ricreando le contrazioni muscolari di un cuore. Un risultato che avvicina i ricercatori allo sviluppo di una pompa muscolare artificiale più complessa, oltre a fornire una piattaforma che può aiutarli a studiare malattie cardiache come l’aritmia.

Il nostro obiettivo finale è costruire un cuore artificiale per sostituire un cuore malformato in un bambino – ha spiegato Kit Parker, professore di bioingegneria e fisica applicata presso la SEAS di Harvard e autore senior dello studio – . La maggior parte del lavoro nella costruzione del tessuto del cuore si concentra sulla replica delle caratteristiche anatomiche o sulla replica del semplice battito cardiaco nei tessuti ingegnerizzati. Ma in questo nuovo lavoro traiamo ispirazione dal design e dalla biofisica del cuore, che è qualcosa di più difficile da fare, per cui invece di usare l'imaging cardiaco come modello, stiamo identificando i principi biofisici chiave che fanno funzionare il cuore, usandoli come criteri di progettazione e replicandoli in un sistema, un pesce che nuota, dove è molto più facile da vedere se avremo successo”.

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