中國科技網(wǎng)訊（記者 常麗君） 據(jù)物理學(xué)家組織網(wǎng)7月23日（北京時間）報道，最近，美國哈佛大學(xué)和加州理工大學(xué)合作，將無生命的硅酮樹脂和活的小鼠心肌細(xì)胞搭配結(jié)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(kuò)寬了人造生命及合成生物學(xué)的研究領(lǐng)域。相關(guān)論文發(fā)表在7月22日的《自然·生物技術(shù)》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(yùn)動。為了逆向仿造一個“水母”，研究人員繪制了水母所有肌細(xì)胞內(nèi)的亞細(xì)胞蛋白質(zhì)網(wǎng)絡(luò)排列圖，研究了水母推進(jìn)運(yùn)動時的電生理引發(fā)過程和自身推進(jìn)生物力學(xué)。在此基礎(chǔ)上，他們在實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)了小鼠心肌細(xì)胞組織，運(yùn)用數(shù)量分析法，把小鼠心肌細(xì)胞和水母肌肉的亞細(xì)胞、細(xì)胞及超細(xì)胞結(jié)構(gòu)定量匹配，再結(jié)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(jìn)行游泳。即使不加電流，肌肉細(xì)胞一開始也能自己收縮一點(diǎn)。
“只用硅酮和細(xì)胞這么少的材料，就能復(fù)制水母復(fù)雜的游泳反饋行為，這令人驚訝?！?加州理工大學(xué)航空與生物工程教授約翰·戴布利說。
這種設(shè)計(jì)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(yīng)用科學(xué)學(xué)院生物工程與應(yīng)用物理學(xué)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(jié)構(gòu)，這些結(jié)構(gòu)能抓取、搏動甚至行走。他說：“在人造生命體中，細(xì)胞是一種特殊建材，在設(shè)計(jì)時要嚴(yán)格控制數(shù)量規(guī)格，才能讓組織工程具有可重復(fù)性。‘人造水母’提供了一種逆向工程的設(shè)計(jì)運(yùn)算法則，可用于反推器官的功能、執(zhí)行專向任務(wù)等。”
這項(xiàng)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(jìn)“人造水母”，讓它能轉(zhuǎn)彎并以特定的方向運(yùn)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(yīng)，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(shí)的水母。
總編輯圈點(diǎn)
如果您有興趣去關(guān)注這只“人造水母”的視頻，一定也會覺得相當(dāng)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(xì)胞。既不涉及細(xì)胞改造，也不涉及轉(zhuǎn)基因，僅通過用已有的細(xì)胞建立某種已知形態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)某種特定功能——對于合成生物和工程學(xué)而言，這只“水母”的意義都非比尋常?！八浮眱H僅是一個開始，不難想象，只要充分解析目標(biāo)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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