為了解碼人類心臟的動態，哈佛大學和埃默里大學的研究人員設立了一個巧妙的實驗。他們創造了約500條生物雜交魚，這些魚除了尾鰭上有活的人類心臟細胞外，其餘都是人工的。然後，這些小動物就“活了”。
哈佛大學疾病生物物理學小組的前博士后研究員Sung-Jin Park說道：“我們基本上把它們存放在我們的孵化器里，然後我們完全忘記了它們，有兩三個星期。當我們打開孵化器時，所有的魚都自己在游泳。”Park也是周四發表在《科學》上的關於這種魚的研究的論文第一作者之一。
心臟細胞收縮、拉伸，一般來說是按照真正的心臟的方式運作–導致尾巴自主地移動。
“我們不需要任何外部刺激，”Park說道。這些魚可以簡單地隨着心臟的跳動游來游去，而且奇怪的是，它們的表現比它們所基於的真正的斑馬魚更好。“它們自己刺激自己，自己鍛煉自己，它們變得更強壯，”Park說道。
論文共同作者、哈佛大學工程與應用科學學院的博士后Keel Yong Lee表示，“我想在水族館里展示生物雜交魚”，看看它的表現如何。
為了創造他們的魚，該團隊首先從幹細胞中提取了人類心臟細胞或稱心肌細胞–科學家可以哄騙它們成為任何類型的細胞。心臟細胞被分層放置在每條魚的尾巴兩側，然後讓這些生物魚自生自滅，在一個營養池中自由遊動約100天。在這段時間裡，研究人員收集了它們的運動信息，他們還能夠利用光線來控制魚的運動。
然後，他們犧牲了這些獨特的水生動物並開始分析數據，如每次收縮的節奏和頻率。這些參數，特別是可以幫助我們了解心律失常或不規則心跳的病人的心臟是如何精確運作的。
將水生動物的心臟發射到外太空
Park解釋說，他開發生物雜交魚的動機是為了超越人類心臟的典型研究方式。通常情況下，包括Park在內的研究人員會生成高度複雜的器官三維結構來說明其結構。
“我更多地考慮的是功能結構。我是在思考如何在功能上連接每一個單獨的細胞，”Park說道。 事實上，這種魚是他處理生物雜交心臟動物的幾個項目中的一個。2012年，Park和他的團隊製作了一個類似水母的生物，2016年則製作了一個黃貂魚。然而，這兩個項目都是由大鼠心臟細胞製成的，而非人類。
在未來，Park說他考慮把這種生物雜交機器人系統送上太空，稱這是研究微重力引起的肌肉萎縮的完美方式或由於太空缺乏重力導致的肌肉組織崩潰。
眾所周知，宇航員在長期的虛空旅行後會經歷這樣的肌肉侵蝕，Park表示–“也許我們也可以利用這一知識來了解衰老是如何影響肌肉萎縮的。”
“許多人認為這將是弗蘭肯斯坦，”Park說，“（對此）我不知道–這不可能是弗蘭肯斯坦。現在，它真的專註於心肺功能的應用。”
未來的心臟起搏器
作為一個較短期的目標，Park稱新的研究結果可以為人工心臟的發展鋪平道路，另外還可以幫助推進心臟起搏器背後的技術，這些小型設備通常使用電信號來調節生病的心臟。
比如可以通過培養魚的組織來產生生物起搏器，使其跟人體一起發展，特別是為需要這種設備的兒童。Park說道：“當兒科病人長大時，電子心臟起搏器不能成長。生物起搏器可以。”
但有一個限制性步驟。目前，生物雜交魚組織自發“跳動”，對其行為的控制幾乎為零。Park說道：“當我們把它放入心臟時，我們必須去除自發活動。否則，與之整合的心肌將絕對跑偏。我們的最終目標是建立一個（全功能）的心臟，但與此同時，我們正試圖建立一個更成熟的心臟組織。”
這個研究團隊將他們的小魚看作是一塊墊腳石以製造出一個更複雜的生物雜交生物，另外還將繼續朝着更逼真的人造心臟的方向發展。