【技术速递】由人类心脏细胞制成的自主游泳生物杂交鱼揭示了对心脏生理学的见解

第一条来自人类干细胞衍生心肌细胞的完全自主的生物杂交鱼。图片来源：Michael Rosnach、Keel Yong Lee、Sung-Jin Park、Kevin Kit Parker

一种自主游泳的生物混合鱼，其设计重点是人类心脏的两个关键调节特征，揭示了肌肉泵（如心脏）中反馈机制的重要性。有朝一日，这些发现可能有助于为由活肌肉细胞制成的人造心脏的发展提供信息。

生物混合系统——同时包含生物和人工成分的设备——是研究生物有机体的生理控制机制并为一系列紧迫问题（包括与人类健康相关的问题）发现仿生机器人解决方案的有效方法。然而，当谈到自然流体输送泵时，例如那些循环血液的泵，生物混合系统的性能一直缺乏。

在这里，研究人员考虑了心脏的两个功能性调节特征——机械电信号和自动性——是否可以转移到另(lìng)一(yī)种(zhǒng)流体运输(shū)系(xì)统(tǒng)的(de)合(hé)成(chéng)模(mó)拟(nǐ)物(wù)：游(yóu)泳(yǒng)鱼(yú)。

李(li)等人。开发了一种由人类心脏细胞双层构成的自主游泳鱼；肌肉双层是使用组织工程技术整合的。Lee 和团队能够使用外部光遗传学刺激来控制生物杂交鱼的肌肉收缩，从而使鱼类似物游泳。

自主游泳的生物杂交鱼的示意图。图片来源：Michael Rosnach、Keel Yong Lee、Sung-Jin Park、Kevin Kit Parker

作者说，在测试中，这种生物混合鱼的运动速度超过了以前的生物混合肌肉系统。它保持自发活动108天。相比之下，作者说，配备单层肌肉的生物杂交鱼在第一个月内表现出恶化的活动(dòng)。

这项研究中的数据证明了肌肉双层系统和机械电信号作为促进体外肌肉组织成熟的一种手段的潜力，Lee 及其同事写道。

“综合起来，”作者总结道，“这里描述的技术可能代表了朝着创建能够进行稳态调节和自适应行为控制的自主系统目标的基础性工作。”

有关这项研究的更多信息，请参阅自主生物杂交鱼——由人类心脏细胞制成——像心跳一样游泳。

参考：Keel Yong Lee、Sung-Jin Park、David G. Matthews、Sean L. Kim、Carlos Antonio Marquez、John F. Zimmerman、Herdeline Ann M. Ardoña、Andre 撰写的“采用人类心脏生物物理学设计的自主游泳生物混合鱼” G. Kleber、George V. Lauder 和 Kevin Kit Parker，2025 年 2 月 10 日，科学。
DOI：10.1126/science.abh0474