人間の心臓細胞から作った人工魚、自律して泳ぐ
image credit:Michael Rosnach, Keel Yong Lee, Sung-Jin Park, Kevin Kit Parker
 人間の心臓の心筋細胞から、完全に自律して泳ぐことができる人工魚が開発された。細胞は魚の尾部の部分に設置されている。

 その泳ぎはドクドクと脈打つ心臓の収縮機能を利用したもので、心筋細胞が成熟するにつれて本物の魚のように成長するという。

 心筋より複雑な人工筋肉ポンプの開発や不整脈といった心臓病の研究に役立つとのことだ。
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人間の心臓細胞を利用して作られた自律する人工魚

 『Science』(2022年2月10日付)で報告された自律して動く人工魚は、ハーバード大学のキット・パーカー教授らの過去の研究に基づいたものだ。

 同教授らは2012年にラットの心筋細胞から人工クラゲのような生体ロボットを作成することに成功。さらに2016年にはラットの心筋細胞から泳ぐことができる人工エイを誕生させている。

 そして今回の研究では、ヒト幹細胞由来の心筋細胞から、世界初の「自律型の人工魚が開発された。

 魚そっくりのフォルムからも想像できる通り、このデバイスは「ゼブラフィッシュ」の形状や動きをモデルにしたものだ。
Biohybrid fish made from human cardiac cells swims like the heart beats

心臓の筋肉の働きで泳ぐ

 魚型デバイスは、心臓の電気的シグナルで心筋細胞を動かし、自分の力だけで泳ぐことができる。

 特徴的なのは、ヒレの左右それぞれに心筋細胞が配置され、ちょうど2層構造になっていることだ。そのため心筋細胞の片方の層が収縮すると、もう片側は伸びるようになっている。

 心筋細胞が伸びるとタンパク質チャネルが開き、これがスイッチとなって収縮が始まる。すると逆側の心筋細胞が伸びるので、またタンパク質チャネルが開き、これが延々とループするので、最大で108日間泳ぐことができる。

 このような動作からは、心臓のような筋肉ポンプのフィードバック・メカニズムをうかがい知ることができるという。
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image credit:Michael Rosnach, Keel Yong Lee, Sung-Jin Park, Kevin Kit Parker

本物の魚と同じく成長する

 この魚型デバイスは本物の魚のように成長する。 最初の1ヶ月ほどは、心筋細胞が成熟するにつれて、収縮の振幅、最大遊泳速度、筋肉の協調機能が向上するのだ。

 最終的には、野生のゼブラフィッシュと同等の速度と効率で泳げるようになるという。

 2層構造の心筋細胞や成長能力に加えて、ペースメーカーのような仕掛けで、収縮の速さやリズムを制御することもできる。

 魚のヒレの動作を見事に再現し、長期にわたりスピーディかつ効率的に泳ぐことができるのは、これらの組み合わせの賜物だ。
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image credit:Michael Rosnach, Keel Yong Lee, Sung-Jin Park, Kevin Kit Parker

本物の心臓と同等の人工心臓を目指して

 こうした研究は、心臓の鼓動を管理する治療法を考案したり、心臓のペースメーカー機能(洞房結節機能)の障害や不整脈を理解したりするためのモデルとして役に立つという。

 このようにパーカー教授らは、心臓に似たものをすでに開発しているが、本物の心臓作りは未だ達成できない大きな目標だ。

 「腫瘍細胞を成長させ、心臓オルガノイドとでも言えるドクドクと脈打つ細胞の塊を作ることはできます」とパーカー教授は話す。

 だが人の寿命が尽きるまで休むことなく鼓動し、ついでにこっそり細胞を再生してくれるような心臓のメカニズムを再現することは難しい。

 しかし、それこそがパーカー教授がいつの日か実現しようと夢見ているものだ。

References:Biohybrid fish made from human cardiac cells swims like the heart beats / written by hiroching / edited by parumo
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コメント

1

1. 匿名処理班

  • 2022年02月13日 20:07
  • ID:pYx9Vgab0 #

そのうちこういう技術が進歩して人工生物が自然界に逃げ出して今の外来生物のように生態系を狂わすなんて時代が来るかもしれない

2

2. 匿名処理班

  • 2022年02月13日 20:12
  • ID:DOVzhwBN0 #

細胞で遊ぶな

3

3. 匿名処理班

  • 2022年02月13日 20:28
  • ID:oZADCuJV0 #

なんか怖いわー

4

4. 匿名処理班

  • 2022年02月13日 20:33
  • ID:BHiN7U1W0 #

将来的にヴィクトリア湖で遺伝子操作された鯨やイルカが…

5

5. 匿名処理班

  • 2022年02月13日 20:44
  • ID:ZliiVUw50 #

※2
激しく同意

魚の形にする意味なんぞ何一つ無い

魚の形で遊ぶなんて人間に対する冒涜やわ

6

6. 匿名処理班

  • 2022年02月13日 21:03
  • ID:4PJq5WDu0 #

サカナ型細胞グ

7

7. 匿名処理班

  • 2022年02月13日 21:05
  • ID:usou40V20 #

研究者のちょっとした遊び心に憤ってる気難しいのんが来とるで。

8

8. 匿名処理班

  • 2022年02月13日 21:10
  • ID:KTZ3i6J00 #

なんか、気持ち悪く思った、理由ははっきりと分からない。

9

9. 匿名処理班

  • 2022年02月13日 21:11
  • ID:OWY4Rla10 #

ええな
色んな生物クリエイトしようぜ
神は我々だった

10

10. 匿名処理班

  • 2022年02月13日 21:51
  • ID:hz8CskKw0 #

現人類が絶滅した後の、文明で進化の謎として永遠の課題になる。

11

11. 匿名処理班

  • 2022年02月13日 21:51
  • ID:8detCbnA0 #

気持ちはわからないでもないけど、これを遊びと言ってる人たちは今までの科学を冒涜してるようなもの
わずかなお金で病院で受けられる治療も何百年にわたる生体細胞の犠牲の上に成り立っているはず
基礎研究は初めから応用に役立つ様に見えなくても、最も有用な発見を与えてくれる唯一の手段なんだよ

12

12. 匿名処理班

  • 2022年02月13日 22:33
  • ID:KRQ2B.D20 #

人間のパーツは、それ自体は別に神聖なものでもなんでもない、それこそ魚の筋肉と同様にタンパク質でできた部品に過ぎん。

13

13. 匿名処理班

  • 2022年02月13日 22:42
  • ID:KlcBd0Gp0 #

活け締めは駄目でこれはokな欧米の価値観

14

14. 匿名処理班

  • 2022年02月13日 23:17
  • ID:zd8Iq3WY0 #

この技術が進化すると、鯨型潜水艦とかマグロ型魚雷とか実用化されるのだろうか。
スクリュープロペラの推進効率には限界があるし、生体素材の兵器とか・・・・・・

これが巨神兵につながる技術の嚆矢とは誰も思わなかった・・・・・・

15

15. 匿名処理班

  • 2022年02月13日 23:57
  • ID:xhrCVc7D0 #

爆釣れルアーになりそう

16

16. 匿名処理班

  • 2022年02月14日 01:49
  • ID:1s4ATxmU0 #

ちょい待てちょい待て、頭が混乱してきた
これフレーム部はそのままとして細胞部分が勝手に環境や形状に適応していくって事か!?
細胞の司令塔と言われる”脳”も無しにそんな事が可能なのか!?
じゃぁ脳の役割って何なんだ!?

17

17. 匿名処理班

  • 2022年02月14日 02:23
  • ID:3eoBE9Qd0 #

泳ぐことができる人工エイ

泳ぐことができる(=´∀`)人(´∀`=)イエェェェエイ‼︎

18

18. 匿名処理班

  • 2022年02月14日 07:09
  • ID:WMyeVQ3f0 #

脊髄反射で喚く考えの浅い人って結構多いのね
この研究が何に繋がるか?どんな人を助けるのか?
文末にも書かれていように

19

19. 匿名処理班

  • 2022年02月14日 10:05
  • ID:8i.e1ZED0 #

>>2
遊びじゃなくて研究じゃ
生物の動きを見るのにその形をとるのはおかしな事じゃない
不謹慎ツッコミは不粋だぜ

20

20. 匿名処理班

  • 2022年02月14日 11:29
  • ID:BmjohtWF0 #

電気シグナルで動く事には変わりないんだよね?
電気自体はどっかから供給しなけりゃなんだよね?
この実験の場合はこの釣り針っぽいのから流してるのかな

21

21. 匿名処理班

  • 2022年02月14日 12:40
  • ID:DkXkr2tt0 #



魚の形にする理由を答えられる人いるの?

ぜひ聞かせて

22

22. 匿名処理班

  • 2022年02月14日 13:28
  • ID:YxoWNEVi0 #

筋肉のイオンチャネルを破壊する成分とかいうのを足されると動かなくなるのが、おーパチパチパチって気持ちと同時に妙にはかなくも感じてしまう
魚の形は動きの様子がわかりやすくてよいですね
天気図や潮流図みたいな矢印を表示する仕組みおもしろい
Disease Biophysics Group,YouTube

23

23. 匿名処理班

  • 2022年02月14日 13:29
  • ID:SN7cCVYs0 #

※21
原始的な生命が海で生まれたように、小さく単純な運動しかできないものに陸上は制限が多い
そして水中でなにか効率よく活動をさせようと思ったら、すでに進化した形の魚を模すのは道理だ

24

24. 匿名処理班

  • 2022年02月14日 13:51
  • ID:qz1HBkj30 #

※21
サイズが小さくても形状として魚はわかりやすいし作りやすい、実際魚に近い動きだし発表する上でも人目をひく。
それくらいじゃねえの?
(というか21の人が何故に「魚の形になった理由」に執着するのかそこに興味ある)

25

25. 匿名処理班

  • 2022年02月14日 15:32
  • ID:IdqO0I3c0 #

>>5
人工心筋の動作をテストしつつ、こういうわかりやすいパフォーマンスでプレゼンテーションして研究費を集めるって目的もあるんだから意味は大いにある

26

26. 匿名処理班

  • 2022年02月14日 15:56
  • ID:fH7aVilN0 #

※24
ここの過去記事にもあるようにクラゲ・エイ・ゼブラフィッシュを模したモノを作ってるから
何でこの科学者が海洋生物シリーズに拘るのかは確かに気になるな
比較するならどの動物の心筋でも同じ形状か
同じ動物の心筋で複数の形状の方が良いだろうし
というか最初のクラゲの難易度が高そう

27

27. 匿名処理班

  • 2022年02月14日 16:08
  • ID:hA.e6PnP0 #

生物的な機械は、バッテリーがスマートに収まっているのが凄いね。
普通の機械のバッテリーだと、露骨に存在を主張するほど、場所を占めちゃうから。

28

28.

  • 2022年02月14日 19:41
  • ID:DkXkr2tt0 #
29

29. 匿名処理班

  • 2022年02月14日 20:20
  • ID:paNR3GJy0 #

>>16
脳と関係なく反射運動というのもあるし、単細胞生物てのもいるし、なんならクラゲは脳がないのにも睡眠をとることが判明してる(寝るというのは脳を休める行為と言われてる)
細胞がうける環境ストレスに対応するってのはわりと問題ないのかもしれないよ

30

30. 匿名処理班

  • 2022年02月14日 21:38
  • ID:FzricYkI0 #

なんだか分からないけど凄い。成長するって食べたり排泄もするんかな。
でも、気持ち悪くてゾワゾワする。自分でも分からないけど子供の頃から血とかみたりすると力が入らなくなる。
この記事を見て同じ事が起きてる

31

31. 匿名処理班

  • 2022年02月14日 22:01
  • ID:O0DyzpVP0 #

※16
脳はべつに細胞の司令塔じゃあないよ
情報系のハブではあるけど

たとえば筋細胞の損傷→再生→強化のサイクルだとか、
個々の組織・細胞が発生分化していくのに
脳は介在しない

32

32. 匿名処理班

  • 2022年02月15日 00:02
  • ID:GmzeRf0I0 #

※21
最終的には人間の心臓を作って交換できる世界にしたい
そのためにただ動くだけでは無く何か機能するものを作りたい

複雑なものは無理だから単純に左右に動くだけで推進する魚型からというのは容易に想像できるかな

33

33. 匿名処理班

  • 2022年02月15日 00:51
  • ID:8g6RRvgW0 #

ロボットにこの心臓細胞の動きを応用出来ないかな?

34

34. 匿名処理班

  • 2022年02月15日 00:55
  • ID:8g6RRvgW0 #

餌をやらなくていい熱帯魚開発はよ!

35

35. 匿名処理班

  • 2022年02月15日 01:05
  • ID:gCRtqty00 #

脳だとか司令塔というより、セントラルドグマというべきか。でも魚型にしているのは研究者が大きく介在していると思う。

36

36. 匿名処理班

  • 2022年02月15日 02:24
  • ID:8g6RRvgW0 #

>>21
理由?だって可愛いじゃん♪(*^^*)

37

37. 匿名処理班

  • 2022年02月15日 02:26
  • ID:8g6RRvgW0 #

>>9
ホムンクルス作ろうぜ!

38

38. 匿名処理班

  • 2022年02月15日 02:32
  • ID:8g6RRvgW0 #

単純な動きなら蝶々もアリだと思う。あとヤモリ窓ガラスを這わせてみたい♪

39

39. 匿名処理班

  • 2022年02月15日 14:08
  • ID:I0CLFZhu0 #

>>21
ご自分でお調べになって

40

40. 匿名処理班

  • 2022年02月15日 17:06
  • ID:NA6n1DeQ0 #

いつか子供の心臓をって目標があるのね
お医者さんが子供さんに手術説明する時に「ほらこの元気で小さいけれどいさましい魚のように君の心臓を元気づけるんだよ、最大の努力を約束するよ」など優しく語る未来を夢想してしまう

41

41. 匿名処理班

  • 2022年02月15日 23:59
  • ID:s5xyaPa70 #

進んでいくといつか「命があるのかないのか」って問題が出てきそう。さらに進み命の概念の間違いに気づき、実は元よりすべての生き物に命は無かったとかいうところに落ち着きそう。

42

42. 匿名処理班

  • 2022年02月16日 01:54
  • ID:TwoiQrzS0 #

>>15
おお!成る程。その使い方があったか!

43

43. 匿名処理班

  • 2022年02月16日 01:59
  • ID:TwoiQrzS0 #

>>41
鉄腕アトムでそういう話しを読んだな。あとブラックジャックでも。
手塚治虫は偉大だったなあ。

44

44. 匿名処理班

  • 2022年02月16日 15:45
  • ID:VBt07FNE0 #

交互に動くような構造にすることで、動き続ける状態を再現できるわけか。
薬の研究とかには重要な項目だな。

45

45. 匿名処理班

  • 2022年02月19日 08:03
  • ID:mC1lcKaA0 #

よし、次はオリハルコンで人工筋肉を作って精神で自由に動かせるようにしよう

46

46.

  • 2022年02月20日 15:33
  • ID:hpH.0hJ.0 #
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