Investigadores de la Universidad de Harvard, en colaboración con equipos de la Emory University, han creado el primer pez biohíbrido y completamente autónomo a partir de células madre humanas, derivadas del músculo cardíaco.
Este pez biomecánico puede nadar por su cuente al recrear las contracciones musculares del corazón al latir, lo que acerca a los científicos a desarrollar válvulas cardíacas artificiales más complejas. También ofrece una plataforma, plantean los autores, para investigar enfermedades como la arritmia.
“Nuestro objetivo final es construir un corazón artificial para reemplazar un corazón malformado en un niño”, ha señalado Kit Parker, uno de los líderes que desarrolló la nueva tecnología.
“La mayor parte del trabajo en la construcción de tejidos cardíacos o corazones, incluidos algunos trabajos que hemos realizado, se centra en replicar las características anatómicas o replicar el simple latido del corazón en los tejidos diseñados. Pero aquí, nos inspiramos en el diseño de la biofísica del corazón, que es más difícil de hacer. Ahora, en lugar de utilizar imágenes del corazón como modelo, estamos identificando los principios biofísicos clave que hacen que el corazón funcione, utilizándolos como criterios de diseño y reproduciéndolos en un sistema, un pez nadador vivo, donde es mucho más fácil ver si tenemos éxito”, ha explicado.
Este pez biomecánico puede nadar por su cuente al recrear las contracciones musculares del corazón al latir, lo que acerca a los científicos a desarrollar válvulas cardíacas artificiales más complejas
La estructura consta de dos capas musculares que se encuentran a ambos lados de la aleta caudal. El pez emplea un mecanismo inteligente que permite un movimiento continuo. Cuando un lado del pez se contrae, el otro se estira. Este movimiento de estiramiento hace que las proteínas mecanosensibles se abran, estimulando el lado estirado para que se contraiga inmediatamente, estirando el otro lado y desencadenando una reacción en cadena. Este movimiento de latido de bucle cerrado recuerda a la mecánica del corazón humano, y los investigadores esperan utilizar los peces para estudiar enfermedades cardíacas.
"Al aprovechar la señalización mecanoeléctrica cardíaca entre dos capas de músculo, recreamos el ciclo en el que cada contracción se produce automáticamente como respuesta al estiramiento en el lado opuesto”, ha declarado, por su parte, Keel Yong Lee, otro investigador involucrado en el estudio. "Los resultados destacan el papel de los mecanismos de retroalimentación en las bombas musculares como el corazón", ha detallado.
Sorprendentemente, el pez ha mostrado un movimiento continuo durante más de 100 días, lo que sugiere que es robusto y viable. Los movimientos de natación mejoraron con el tiempo, ya que las células del músculo diseñado maduraron con el tiempo y el músculo se volvió más fuerte.
El equipo de Harvard espera que esta técnica pueda allanar el camino para algo más complejo y valioso como un corazón artificial para trasplante.