硅胶水母,活的!

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生物工程师利用大鼠的心脏细胞和硅胶制造出了一个“人造水母”。这个“生物”看起来就像是一朵有着 8 瓣的花,放入电场当中之后,就会像水母那样运动。

“我们构建出一个东西。从形态上看,它是水母;从功能上看,它是水母;但从基因上来说,它是大鼠。”哈佛大学的生物学家基特·帕克(Kit Parker)说,他领导了这项研究。相关 论文 刊登在了 7 月 22 日的《自然生物科技》( Nature Biotechnology )上。

帕克的实验室致力于建立人类心脏组织的人工模型,用来制造人造器官以及测试药物,他的团队希望利用构建这个水母来探究 “肌肉泵的基本法则” 。他们认为,只要你知道了正确的法则,就能靠它构建出一些东西。

2007 年,帕克在访问了波士顿的新英格兰水族馆之后,萌生出研究肌肉泵的新方法。“水族馆中展示的水母闯进了我的眼帘,就在这时,一条闪电划过了我的脑海,” 他说。“我想,我知道我可以构建出一个来。”为了做这件事,帕克找来了在加州理工学院研究生物动力学的生物工程师约翰·达比里(John Dabiri)。“我抓住了他说,‘John,我们来做一个水母吧。’他当时不知道我是谁,但我想他当时看到我手舞足蹈的样子,也不敢拒绝。”

珍娜·瑙罗斯(Janna Nawroth),加州理工学院的研究生,整个实验中大部分的活儿都是她干的。一开始,她对海月水母( Aurelia aurita )所有的体细胞进行了测绘,来搞清楚它是如何作用的。海月水母的肌肉层是单层的,所有的肌纤维都围绕着一个中心环,整体呈八辐对称。

生物工程师利用大鼠的心脏细胞和硅胶制造出的“人造水母”,置于电场中可以在水中游动。(图片:HARVARD UNIV./CALTECH, via nature.com)

生物工程师利用大鼠的心脏细胞和硅胶制造出的“人造水母”,置于电场中可以在水中游动。(图片:HARVARD UNIV./CALTECH, via nature.com)

形式和功能

瑙罗斯做了一个由聚二甲基硅氧烷制造出的构件,让一些相同的大鼠心肌细胞在其上生长出一个单层的肌肉层。当电场作用于整个结构之后,肌肉会迅速收缩,做出类似于水母的动作。而“水母”体内的弹性硅胶会让机体复原成平面,为下一个动作做准备。

把这玩意儿放到水中的两个电极之间时,它游起来就像是真的水母。这只“水母”甚至会激起类似于将食物颗粒冲入口中的水流。

“我认为这个造物非常了不起,”麻省总医院的组织工程师约瑟夫·森提(Joseph Vacanti)说。“它嵌合了生物组织和非生物的部分,是工程学上绝佳的范例。”

帕克认为,他的小组将合成生物学推到了一个新的层次。“通常来说,一提到合成生物我们总会想到一个细胞或是转进别的基因。但我们构建出了一个动物,这一切并不只关乎基因,还涉及形态和功能。”

目前,研究组试图再利用人类心肌细胞来构建出一个 “水母”。研究者人员提交了专利来使用他们的设计,或者是做一些类似于当成测试药物的平台的工作。“你搞出了新的心脏病药物? 拿来在我的水母上试试吧,它会告诉你你的药物能否让心脏跳动得更好。” 帕克说。

小组也希望用这个技术构建出其他的海洋生物形式。帕克说:“我们的水柜已经塞满了,下一个将是章鱼。”

本文编译自: Nautre: Artificial jellyfish built from rat cells
图片: HARVARD UNIV./CALTECH

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