ابتكر باحثون من جامعة هارفارد سمكة «حيوية – هجينة» جديدة تستخدم خلايا القلب البشري لمحاكاة فيزياء ضخ القلب للدم، للسباحة بشكل مستقل.
قال كيت باركر، مهندس بيولوجي بجامعة هارفارد وباحث رئيسي في المشروع، لصحيفة «ديلي بيست»: «اهتم تحديداً بأمراض القلب لدى الأطفال… أريد أن أبني قلباً مصنوعاً من الأنسجة لطفل مريض يولد بقلب مشوه. لكن لا يمكنني أن أضع هذا القلب داخل طفل على قيد الحياة دون أن أجربه بنفسي».
ووجد باركر أن طريقة اختبار ذلك هي عبر بناء هذه الكائنات البحرية الحيوية التي يمكن أن تثبت ما إذا كانت خلايا القلب المهندسة يمكنها حقاً أن تنبض وتعمل كما يفترض أن يعمل القلب الطبيعي.
تعني عبارة «حيوية – هجينة» أساساً مزيجاً من الخلايا الحية مع المواد الصناعية – مصنوعة من مواد حية، ولكنها تعمل بشكل أو بآخر مثل جهاز تكنولوجي جديد.
وقبل عدة سنوات، وجد باركر نفسه محبطاً من الوسائل الحالية لعلاجات القلب. قال: «كان الأمر كما لو أنه هناك أشياءً لا يمكننا فهمها بشأن القلب».
في ذلك الوقت تقريباً، بدأ باركر في اصطحاب ابنته الصغيرة إلى حوض الأسماك في نيوإنغلاند ولفتت انتباهه قناديل البحر. قال: «نظرت إليها، وفكرت: تقوم بالضخ وكأنها مضخة قلب… يمكنني بناء هذا الشيء نفسه».
انتهى باركر وفريقه من تطوير قناديل البحر الحيوية – الهجينة التي سبحت باستخدام خلايا القلب النابضة المستمدة من الفئران، مما أثار ضجة إعلامية. وأدى هذا العمل في النهاية إلى كشف النقاب عن الأسماك الحيوية اليوم في ورقة جديدة نشرت في مجلة «ساينس». تم تصميم السمكة على غرار الزرد (حيوان بشرته شفافة، مما يجعله جذاباً للغاية للدراسة بين علماء الفسيولوجيا والهندسة الحيوية).
ويتألف جسم السمكة من خمس طبقات مختلفة: خط من أنسجة عضلة القلب مشتق من الخلايا الجذعية البشرية. طبقة صلبة من الورق مبنية باستخدام الليزر؛ طبقة من الجيلاتين وطبقة أخرى من الورق وطبقة أخيرة من الأنسجة العضلية. وفي زعنفة الذيل تتألق الطبقتان من الخلايا العضلية: فبينما يتقلص أحد جانبي خلايا القلب بالزعنفة، يتمدد الجانب الآخر – والعكس صحيح. تؤدي هذه الدورة إلى تحريك زعنفة الذيل للخلف وللأمام ودفع السمكة للأمام بشكل مستقل.
قال باركر: «هذه مبادئ مستعارة من قلب الإنسان… والشيء المذهل هو أنه تم تشغيلها من تلقاء نفسها. تسبح أسرع من أي شيء آخر قمنا ببنائه على الإطلاق. وهي تعيش لفترة أطول». لقد تعلمت الأسماك الهجينة بالفعل السباحة بشكل أكثر كفاءة وإظهار إيقاع أفضل بمرور الوقت.
رغم أن الدراسة الجديدة لن تؤدي بشكل مباشر إلى طفرة في قلوب الأطفال الصناعية العام المقبل، فإن باركر وفريقه يمضون قدماً بالفعل في خطط لبناء أنسجة قلب صناعية في ثلاثة أبعاد ومحاكاة الطبقات التي يتكون منها قلب الإنسان.