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Científicos desarrollan un pez artificial a partir de células cardíacas humanas y lo hacen nadar con la misma energía que un corazón que bombea
El experimento invita a pensar en el desarrollo de una bomba muscular artificial más compleja, que pueda proporcionar datos idóneos para estudiar enfermedades cardíacas como la arritmia.
En un experimento inédito, un grupo de científicos creó por primera vez un pez biohíbrido, totalmente autónomo, a partir de células musculares cardíacas derivadas de células madre humanas.
Al mover su cola rítmicamente de un lado a otro, este pez artificial se desplaza en una solución de sal y glucosa, utilizando la misma energía que bombea un corazón. Con ese sistema circulatorio miniaturizado, desarrollado por científicos de las universidades de Harvard y Emory (EE.UU.), puede seguir nadando al compás durante más de 100 días. Los resultados de la investigación fueron publicados este jueves en la revista Science.
Para recrear ese movimiento en un pez artificial, los investigadores le colocaron cardiomiocitos (células musculares responsables de las contracciones del corazón) a ambos lados de la aleta caudal. Una contracción en un lado de la cola produce un estiramiento en el otro, y entonces las proteínas mecanosensibles activadas por el estiramiento inician un movimiento constante en un bucle cerrado.
El nodo de estimulación eléctrica autónoma, similar a un marcapasos, mantiene el ritmo necesario para que el pez artificial pueda seguir nadando con el mismo movimiento que un corazón que late.
El pez biohíbrido fue capaz de nadar de forma continua durante 108 días, registrando 38 millones de latidos, mucho más tiempo que los experimentos anteriores con rayas y medusas artificiales, que se movieron durante una semana, aproximadamente.
La base para un corazón artificial
Según los investigadores, la larga duración de estos movimientos coordinados en peces artificiales les ha permitido dar un paso más en el desarrollo de una bomba muscular artificial más compleja, que puede proporcionar una base para estudiar enfermedades cardíacas como la arritmia.
"Nuestro objetivo final es construir un corazón artificial que sustituya al corazón malformado en un niño", afirmó Kit Parker, catedrático de bioingeniería y física aplicada en la Escuela de Ingeniería y Ciencias Aplicadas John A. Paulson, de Harvard, y autor principal del estudio.
A diferencia de un pez común, este biohíbrido mejora con la edad. La amplitud de su contracción muscular, su velocidad máxima de natación y su coordinación muscular aumentaron durante el primer mes, a medida que las células cardiomóviles maduraban. Finalmente, alcanzó velocidades y eficacia de natación similares a las de un pez cebra en libertad.
"Si puedo construir un modelo de corazón con plastilina, no significa que pueda construir un corazón", indicó Parker. "En lugar de utilizar las imágenes del corazón como un plano, estamos identificando los principios biofísicos claves que hacen que el corazón funcione, utilizándolos como criterios de diseño y reproduciéndolos en un sistema: un pez vivo y nadador, donde es mucho más fácil ver si tenemos éxito", agregó.
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