Peneliti Buat Robofish dari Sel Jantung Manusia, Terobosan Cetak Jantung Buatan
JAKARTA - Sebuah robofish yang dibangun dari sel jantung manusia, yang hidup dan berenang seperti ikan, dapat membuka jalan bagi jantung buatan di masa depan.
Robofish ini dibuat oleh para peneliti di Universitas Harvard, 'biohibrida' yang menciptakan kembali kontraksi otot dari jantung manusia yang memompa untuk mendorong sirip ekornya dari sisi ke sisi.
Di bawah setengah inci panjangnya, terbuat dari sirip plastik dan tulang belakang kertas, tetapi di kedua sisinya ada dua strip sel otot jantung yang hidup dengan melakukan kontraksi.
Perangkat tersebut, yang dapat disalahartikan sebagai ikan asli jika dilihat secara kasat mata, terinspirasi oleh bentuk dan gerakan berenang ikan zebra.
Selain aplikasinya di bidang robotika, para ilmuwan percaya bahwa ciptaan mereka akan menandai langkah menuju pembangunan jantung buatan manusia.
“Tujuan utama kami adalah membangun jantung buatan untuk menggantikan jantung yang cacat pada anak,” kata penulis studi, Kit Parker, di Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences.
“Sebagian besar pekerjaan dalam membangun jaringan jantung atau jantung, termasuk beberapa pekerjaan yang telah kami lakukan, difokuskan pada mereplikasi fitur anatomi atau mereplikasi detak jantung sederhana di jaringan yang direkayasa,” ujarnya seperti dikutip Dailymail.
“Tapi di sini, kami menggambar inspirasi desain dari biofisika jantung, yang lebih sulit dilakukan. Sekarang, daripada menggunakan pencitraan jantung sebagai cetak biru, kami mengidentifikasi prinsip-prinsip biofisik utama yang membuat jantung bekerja, serta menggunakannya sebagai kriteria desain, dan mereplikasinya dalam suatu sistem, ikan yang hidup dan berenang, di mana jauh lebih mudah untuk menemukannya. Lihat apakah kita berhasil,” ungkap Parker.
Tim membangun ikan biohibrid mereka dari kardiomiosit – sel yang bertanggung jawab untuk menghasilkan kekuatan kontraktil di jantung – yang berasal dari sel induk manusia.
Sel punca adalah sel khusus manusia yang memiliki kemampuan untuk berkembang menjadi jenis sel khusus di dalam tubuh, mulai dari sel otot hingga sel otak.
Tidak seperti perangkat sebelumnya, ikan biohibrida ini memiliki dua lapisan sel otot, satu di setiap sisi sirip ekor. Ketika satu sisi sel otot berkontraksi, itu akan menyebabkan sel-sel di sisi lain meregang.
Peregangan ini memicu protein yang mendorong mereka untuk berkontraksi, yang memicu peregangan lain, dan seterusnya.
Sistem loop tertutup ini, yang tidak memerlukan campur tangan manusia, mampu mendorong ikan selama lebih dari 100 hari, menurut para peneliti.
Secara mengesankan, saat sel kardiomiosit matang, amplitudo kontraksi otot ikan, kecepatan berenang maksimum, dan koordinasi otot semuanya meningkat pada bulan pertama.
Baca juga:
Menurut laporan tim tersebut, ikan biohibrida akhirnya mencapai kecepatan dan kemanjuran berenang yang mirip dengan ikan zebra di alam liar,
Jantung buatan yang tumbuh dari sel induk juga dapat membantu orang dengan aritmia – kelainan irama jantung yang membuatnya berdetak terlalu lambat, terlalu cepat, atau dengan cara yang tidak teratur.
"Dengan memanfaatkan sinyal mekano-listrik jantung antara dua lapisan otot, kami menciptakan kembali siklus di mana setiap kontraksi dihasilkan secara otomatis sebagai respons terhadap peregangan di sisi yang berlawanan," kata rekan penulis, Keel Yong Lee, di Harvard. “Hasilnya menyoroti peran mekanisme umpan balik dalam pompa otot seperti jantung.”
Di masa depan, tim bertujuan untuk membangun perangkat biohibrid yang lebih kompleks dari sel jantung manusia, yang meniru jantung manusia lebih dekat dari sebelumnya.
“Saya bisa membangun model hati dari Play-Doh, itu tidak berarti saya bisa membangun hati,” kata Parker. “Itulah tantangannya. Di situlah kita bekerja.”
Pada 2012, Parker's Disease Biophysics Group menggunakan sel otot jantung dari tikus untuk membuat pompa biohibrid seperti ubur-ubur. Empat tahun kemudian, para peneliti mengembangkan ikan pari buatan yang juga berasal dari sel otot jantung tikus.