中國科技網(wǎng)訊（記者 常麗君） 據(jù)物理學家組織網(wǎng)7月23日（北京時間）報道，最近，美國哈佛大學和加州理工大學合作，將無生命的硅酮樹脂和活的小鼠心肌細胞搭配結合，制造出能游泳的“人造水母”。研究人員指出，該成果是對逆向組織工程的概念論證，逆向工程最終可以人工制造出各種肌肉器官和簡單生命形式，因此該研究也意味著擴寬了人造生命及合成生物學的研究領域。相關論文發(fā)表在7月22日的《自然·生物技術》上。
心臟通過搏動將血液送往全身，而水母在形態(tài)和功能上都很像心臟，就像個“水泵”通過抽吸水來運動。為了逆向仿造一個“水母”，研究人員繪制了水母所有肌細胞內的亞細胞蛋白質網(wǎng)絡排列圖，研究了水母推進運動時的電生理引發(fā)過程和自身推進生物力學。在此基礎上，他們在實驗室培養(yǎng)了小鼠心肌細胞組織，運用數(shù)量分析法，把小鼠心肌細胞和水母肌肉的亞細胞、細胞及超細胞結構定量匹配，再結合硅酮樹脂制造出“人造水母”，像真水母一樣擁有8個手臂似的肢體?！叭嗽焖浮北环旁谝粋€鹽水箱中，施加電流能模仿真水母通過肌肉收縮進行游泳。即使不加電流，肌肉細胞一開始也能自己收縮一點。
“只用硅酮和細胞這么少的材料，就能復制水母復雜的游泳反饋行為，這令人驚訝?！?加州理工大學航空與生物工程教授約翰·戴布利說。
這種設計策略能廣泛用于人類肌肉器官的逆向工程中。論文合著者、哈佛工程與應用科學學院生物工程與應用物理學教授凱文·基特·帕克此前曾通過生物工程制作出一些組織結構，這些結構能抓取、搏動甚至行走。他說：“在人造生命體中，細胞是一種特殊建材，在設計時要嚴格控制數(shù)量規(guī)格，才能讓組織工程具有可重復性?！嗽焖浮峁┝艘环N逆向工程的設計運算法則，可用于反推器官的功能、執(zhí)行專向任務等?！?/p>
這項成果今后可用于測試心臟病藥物，要看一種藥物對心肌組織是否有效，可以先看看它在“人造水母”中的功效。研究人員將繼續(xù)改進“人造水母”，讓它能轉彎并以特定的方向運動，甚至嘗試為其增加一個“大腦”，這樣它就能對環(huán)境起反應，再現(xiàn)更多高級行為，比如朝向光源、尋找能量或食物等，以更加接近真實的水母。
總編輯圈點
如果您有興趣去關注這只“人造水母”的視頻，一定也會覺得相當神奇：和水母一樣薄而透明，和水母一樣通過擠壓水流移動，但它卻是一只小鼠的心肌細胞。既不涉及細胞改造，也不涉及轉基因，僅通過用已有的細胞建立某種已知形態(tài)，從而實現(xiàn)某種特定功能——對于合成生物和工程學而言，這只“水母”的意義都非比尋常。“水母”僅僅是一個開始，不難想象，只要充分解析目標部位（器官）的功能和形態(tài)，并尋找到合適的材料，逆向組織工程的概念將會制造出更多的驚喜。
《科技日報》（2012-7-24 一版）
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