Các nhà nghiên cứu từ các trường đại học Harvard và Emory ở 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 trang Science Times.
Công trình nghiên cứu đã được công bố trên tạp chí khoa học Science hôm 10-2.
Theo Science Times, các nhà nghiên cứu đã tạo ra loài cá ngựa vằn lai sinh học bằng cách sử dụng nhựa, giấy, gelatin và hai dải cơ tim sống.
Nhóm nghiên cứu đã biến 73.000 tế bào gốc thành tế bào cơ tim, phủ chúng lên một cấu trúc có hình dạng giống cá ngựa vằn, với hai lớp tế bào cơ ở mỗi bên vây đuôi. Các cơ ở mỗi bên chứa protein võng mạc nhạy cảm với những màu ánh sáng khác nhau.
Bằng cách thay đổi màu ánh sáng, nhóm nghiên cứu khiến các tế bào đập không đồng bộ, khi một bên co lại, bên kia sẽ giãn ra và ngược lại, làm cho vây đuôi chuyển động theo động tác bơi. Chu kỳ này làm cho vây đuôi di chuyển tới lui và tự đẩy cá về phía trước.
Nhóm nghiên cứu cũng chứng minh được các tế bào có thể duy trì chuyển động 108 ngày khi bơi trong dung dịch muối giàu glucose.
Ý tưởng cá lai sinh học được tạo từ tế bào cơ tim người (phần đuôi màu đỏ). Ảnh: MICHAEL ROSNACH/KEEL YONG LEE/SUNG-JIN PARK/KEVIN KIT PARKER
Trao đổi với trang Daily Beast, ông Kit Parker - nhà kỹ thuật sinh học tại Đại học Harvard và là nhà nghiên cứu chính của dự án – cho biết ông rất quan tâm đến 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 chia sẻ.
Chia sẻ trên trang CNET, ông Parker cho biết những phát hiện của nhóm trong nghiên cứu sẽ tạo nền tảng cho việc chế tạo tim nhân tạo.
Điều này có thể giúp nâng cao công nghệ của máy tạo nhịp tim. Thiết bị nhỏ bé này thường sử dụng xung điện để giúp ổn định trái tim bị tổn thương.
Ví dụ, mô cá được nuôi cấy có thể tạo ra một máy điều hòa nhịp tim sinh học.
Ông Parker 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.
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.
Một con cá lai sinh học trên móc câu. Ảnh: DAILY BEAST
Theo Science Times, 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.
“Tôi nhìn nó và nghĩ nó bơm giống như máy bơm tim vậy. Tôi nghĩ mình có thể tạo ra thứ đó” – ông Parker chia sẻ.
Ông Parker cùng 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 đến, nhóm đã 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.
Tuy nhiên, cả hai sử dụng tế bào tim chuột trong khi cá lai sinh học là tế bào tim người.
Cá lai sinh học cũng bơi tốt và tồn tại lâu hơn nhiều nhờ cơ chế nhân đôi nhịp đập. Đáng chú ý là nó tiến bộ hơn qua thời gian. Việc tập luyện bơi giúp các tế bào khỏe hơn, đạt tốc độ bơi nhanh hơn và cải thiện sự phối hợp cơ trong suốt tháng đầu tiên.
