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Dieser Robo-Fisch wird von menschlichen Herzzellen angetrieben

Forschende der US-amerikanischen Universitäten Emory und Harvard haben einen Cyborg-Fisch entwickelt, der über 100 Tage lang aus eigener Kraft geschwommen ist – angetrieben von menschlichen Herzzellen.

2 Min. Lesezeit
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Modell des Robofisch. (Screenshot: t3n / Harvard)

Aus einer Kooperation der Harvard-Universität aus Cambridge im US-Bundesstaat Massachusetts und der Emory-Universität im US-Bundesstaat Atlanta ist ein rudimentärer Cyborg-Fisch entstanden, dessen Robo-Anmutung auf einem einfachen, aber dennoch beeindruckenden Modell besteht.

Ein Fischschwanz, der vom Herzschlag angetrieben wird

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Für die Umsetzung eines als „Fisch“ zu bezeichnenden Versuchsobjektes haben sich die Forschenden entschieden, weil dieser eine vergleichsweise einfache Methode der Fortbewegung verwendet. Es bedarf lediglich eines koordinierten Hin- und Herschwingens der Schwanzflosse. Eine intelligente Steuerung ist für diesen Vorgang nicht erforderlich.

Das Ziel des Versuches lag entsprechend nicht darin, auf Dauer schwimmende Cyborgs zu erschaffen, sondern diente dem Zweck, Grundlagenerkenntnisse für die Züchtung organischer Kunstherzen zu generieren. Entsprechend reduziert ist der Versuchsaufbau.

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Das Design des Fisches besteht aus einem flexiblen Schwanz, der auf jeder Seite mit einer Schicht aus Herzmuskelzellen (sogenannten Kardiomyozyten, die aus Stammzellen stammen) versehen ist. Die verhalten sich, wie sich Herzmuskelzellen eben verhalten. Wenn sich die Zellen der einen Schicht zusammenziehen, wird der Schwanz in diese Richtung gezogen, und wenn sich die Zellen auf der anderen Seite zusammenziehen, wird der Schwanz in die entgegengesetzte Richtung gezogen.

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Das Erstaunliche an dieser Anordnung ist, dass sich die beiden Schichten von Muskelzellen offenbar gegenseitig anregen und so zu einer Synchronizität führen. Wenn sich eine Seite zusammenzieht, wird die andere Seite gedehnt. Diese Dehnung öffne einen „mechanosensitiven Proteinkanal“, der dazu führe, dass sich die Schichten gegenseitig beeinflussen, so die Forschenden.

Erfolg bringt Forschende dem künstlichen Herzen näher

Der Herzzellenfisch verfüge außerdem über einen einfachen, schrittmacherähnlichen Mechanismus, der die Frequenz und den Rhythmus dieser Kontraktionen autonom reguliert, sodass der Schwanz eine angemessene Hin- und Herbewegung vollziehe. Im Versuch zeigte sich dann, dass die Muskelzellen ohne zusätzliche Beeinflussungen wie ein geschlossener Kreislauf funktionierten und den Fisch über 100 Tage lang antreiben konnten.

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Dabei wurde der Fisch mit zunehmendem Training immer besser, bis er sich mit ähnlichen Geschwindigkeiten wie ein Zebrafisch durch das Wasser bewegen konnte. All das stimmt die Forschenden zuversichtlich. Denn die erfolgreiche Nachbildung der biophysikalischen Funktionsweise des Herzens und der sich selbst erhaltenden Mechanismen, die es unaufhörlich schlagen lassen, bringt sie dem Ziel, künstliche Herzen aus denselben organischen Bestandteilen herzustellen, aus denen auch unser Körper besteht, näher.

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