Phát minh cá lai sinh học có tế bào tim người, quẫy đuôi theo nhịp

Các nhà nghiên cứu thuộc Đại học Harvard (Mỹ) đã phát minh ra một loại cá lai sinh học (biohybrid) sử dụng các tế bào tim người để mô phỏng hoạt động vật lý của một quả tim đang bơm máu, nhờ đó có thể tự bơi.

Theo Daily Beast, mặc dù nghe có vẻ kỳ dị nhưng phát minh này nhằm phục vụ cho nghiên cứu về bệnh tim.

Ông Kit Parker, nhà kỹ thuật sinh học tại Đại học Harvard và là nhà nghiên cứu chính của dự án, cho biết: “Mối quan tâm của tôi là bệnh tim ở trẻ em. Tôi muốn phát triển một trái tim có mô được chỉnh sửa dành cho trẻ ốm yếu vì dị tật tim bẩm sinh. Nhưng tôi không thể đặt trái tim đó vào một đứa trẻ đang sống mà chưa thử nghiệm”.

Ông Parker đã tìm ra cách để thử nghiệm trái tim. Ông phát triển cá lai sinh học để xem liệu các tế bào tim được chỉnh sửa có thể đập và hoạt động giống như tim tự nhiên không. Về cơ bản, khái niệm biohybrid có nghĩa là kết hợp tế bào sống với vật liệu tổng hợp, được làm từ vật liệu sống nhưng hoạt động ít nhiều như một thiết bị hoặc một phần của công nghệ mới.

Ông Parker nảy ra ý định phát minh cá lai sinh học sau một lần dẫn con đến Thủy cung New England và nhìn thấy con sứa. Ông kể: “Tôi nhìn nó và nghĩ nó bơm giống như máy bơm tim vậy. Tôi nghĩ mình có thể tạo ra thứ đó”.

Ông Parker và nhóm nghiên cứu đã phát triển một con sứa lai sinh học có thể bơi xung quanh bằng cách sử dụng các tế bào tim chuột. Tiếp theo, họ phát minh một con cá đuối gai độc lai sinh học từ tế bào tim chuột, và “dạy” nó co lại để phản ứng với ánh sáng nhấp nháy.

Công trình nghiên cứu đó cuối cùng đã giúp họ phát minh cá lai sinh học vừa được công bố trong một bài báo mới xuất bản trên tạp chí Science.

Con cá có hình dáng giống cá ngựa vằn (một loài động vật có da trong suốt, được dùng phổ biến trong nghiên cứu).

Cơ thể cá gồm 5 lớp khác nhau: một dòng mô cơ tim có nguồn gốc từ tế bào gốc người, một lớp giấy cứng được xây dựng bằng cách sử dụng tia laze, một lớp gelatin, một lớp giấy khác, và một lớp mô cơ cuối cùng. Vây đuôi chính là nơi hai lớp tế bào cơ này thể hiện khả năng. Khi một bên tế bào tim của vây co lại, bên kia sẽ giãn ra và ngược lại. Chu kỳ này làm cho vây đuôi di chuyển tới lui và tự đẩy cá về phía trước.

Ông Parker nói: “Đây là những nguyên tắc được vay mượn từ tim người. Điều đáng kinh ngạc là hoạt động này đã tự cung cấp năng lượng cho con cá. Nó bơi nhanh hơn bất kỳ thứ gì khác mà chúng tôi từng chế tạo. Nó sống lâu hơn, khoảng 108 ngày trước khi nhóm nghiên cứu kết thúc thử nghiệm. Cá lai sinh học thực sự đã học cách bơi hiệu quả hơn và dần dần có nhịp tốt hơn.

Một phần khác của nghiên cứu liên quan đến việc tạo ra một nút tạo nhịp tự động (giống như máy tạo nhịp tim), có thể điều chỉnh tần số và nhịp bên trong cá lai sinh học.

Các tác giả nghiên cứu hy vọng sẽ áp dụng những phát minh này để chỉnh sửa mô, để một ngày nào đó có thể được sử dụng để phát triển tim nhân tạo phù hợp để cấy ghép và cứu sống trẻ, cũng như tạo ra các thiết bị tạo nhịp tim tốt hơn, có thể giữ cho tim bị tổn thương tồn tại lâu hơn.

Mặc dù chưa thể làm ngay một trái tim nhân tạo vào năm tới dựa trên nghiên cứu, nhưng ông Parker vẫn xúc tiến kế hoạch xây dựng mô tim nhân tạo ba chiều và mô phỏng các buồng tạo thành tim người.