Naukowcy stworzyli z ludzkich komórek maleńkie żywe roboty, które mogą poruszać się w naczyniach laboratoryjnych i pewnego dnia pomóc leczyć rany lub uszkodzoną tkankę.
Zespół z Tufts University i Wise Institute na Uniwersytecie Harvarda nazwał te roboty antropotami. Badania opierają się na wcześniejszych pracach tych samych naukowców, którzy stworzyli pierwsze żywe roboty, czyli ksenoboty, z komórek macierzystych pochodzących z zarodków żaby szponiastej (Xenopus laevis).
„Niektórzy uważali, że cechy charakterystyczne cenopodów wynikają głównie z faktu, że są to embriony i płazy” – powiedział autor badania Michael Levin, profesor biologii Vannevar Bush w Tufts School of Arts and Sciences.
„Nie sądzę, żeby to miało cokolwiek wspólnego z byciem płodem. To nie ma nic wspólnego z byciem żabą. Myślę, że to bardzo powszechna cecha organizmów” – powiedział.
„Nie znamy całego potencjału, jaki mają nasze własne komórki ciała”.
Levin powiedział, że stawonogi nie są pełnoprawnymi organizmami za życia, ponieważ nie mają pełnego cyklu życiowego.
„Przypomina nam to o tych sztywnych kategoriach binarnych, z którymi pracujemy: czy to robot, czy to zwierzę, czy to maszyna? Takie rzeczy w naszym przypadku nie działają. Musimy wyjść poza to”.
Badanie opublikowano w czwartek w czasopiśmie Advanced Science.
Jak oni to zrobili?
Naukowcy wykorzystali dorosłe komórki ludzkie pobrane z tchawicy lub dróg oddechowych od anonimowych dawców w różnym wieku i płci. Współautor badania, Zisem, powiedział, że badacze skupili się na takich komórkach ze względu na ich stosunkowo łatwy dostęp do badań nad Covid-19 i chorobami płuc, a co ważniejsze, ponieważ są one cechą, której naukowcy ufają. Sprawia, że komórki są mobilne. Gumuskaya posiada tytuł doktora na Uniwersytecie Tufts.
Komórki oskrzeli pokryte są włoskowatymi wypustkami zwanymi rzęskami, które falują tam i z powrotem. Często pomagają komórkom oskrzeli wydalać małe cząsteczki, które przedostają się do dróg oddechowych w płucach. Poprzednie badania wykazały, że komórki mogą tworzyć organoidy (skupiska komórek), które są szeroko wykorzystywane w badaniach.
Gumuskaya zbadała skład chemiczny warunków wzrostu komórek oskrzeli i znalazła sposób na to, aby włosy w organoidach były skierowane na zewnątrz. Po znalezieniu odpowiedniej matrycy organoidy po kilku dniach stały się ruchliwe, a rzęski poruszały się jak płetwy.
„Nic się nie wydarzyło pierwszego, drugiego, czwartego i piątego dnia, ale jak to zwykle w biologii bywa, siódmego dnia nastąpiła szybka zmiana” – powiedział. „To było jak nowo rozkwitnięty kwiat. Siódmego dnia rzęsy były odwrócone do góry nogami i wystawione na zewnątrz.
„W naszej metodzie każdy antropobot wyrasta z pojedynczej komórki”.
To właśnie ten samodzielny montaż czyni je wyjątkowymi. Levin powiedział, że roboty biologiczne zbudowali inni naukowcy, ale są one wykonywane ręcznie z wykorzystaniem pleśni i wysiania żywych komórek.
Różne kształty i rozmiary
Antropoidy stworzone przez zespół nie są identyczne.
Niektóre były kuliste i całkowicie pokryte rzęskami, inne miały kształt piłki nożnej i były pokryte nieregularnymi rzęskami. Powiązane badanie Habera Według komunikatu poruszali się na różne sposoby, niektórzy po linii prostej, niektórzy w ciasnych kręgach, a jeszcze inni siedzieli i drżeli. W warunkach laboratoryjnych przetrwały do 60 dni.
Levin i Gumuskaya stwierdzili, że eksperymenty opisane w najnowszym badaniu są na wczesnym etapie, ale ich celem jest sprawdzenie, czy mają one zastosowanie kliniczne u ludzi. Aby sprawdzić, czy takie zastosowania są możliwe, badacze sprawdzili, czy ludzkie neurony hodowane w naczyniu laboratoryjnym, które „porasowano”, aby imitować uszkodzenia, mogą zostać aktywowane.
Chociaż naukowcy nie rozumieją jeszcze mechanizmu gojenia, w badaniu zauważono, że byli zaskoczeni odkryciem, że antropomorfizm stymuluje wzrost uszkodzonych obszarów neuronów.
Falk Tauber, kierownik grupy we Freiburskim Centrum Materiałów Interaktywnych i Technologii BioInspirowanych na Uniwersytecie we Freiburgu w Niemczech, powiedział, że badanie kładzie podwaliny pod przyszłe wysiłki w zakresie wykorzystania biobotów do różnych funkcji i produkcji ich w różnych kształtach.
Tauber, który nie był zaangażowany w badania, powiedział, że antropoidy wykazywały „zaskakujące zachowanie”, szczególnie gdy przekraczały i ostatecznie zamykały nacięcia w ludzkich neuronach.
Możliwość tworzenia tych struktur z własnych komórek pacjenta prowadzi do różnorodnych zastosowań w laboratorium, a być może ostatecznie u ludzi, powiedział.
Levin powiedział, że nie uważa, że antropoboty stwarzają jakiekolwiek problemy etyczne lub związane z bezpieczeństwem. Nie powstają z ludzkich embrionów, badania nie są ściśle kontrolowane ani w żaden sposób modyfikowane genetycznie – powiedział.
Naukowiec Technologia Wiadomości
„Rozrabiaka. Internetowy ćpuna. Telewizyjny znawca. Fanatyk alkoholu. Praktyk piwa. Oddany myśliciel. Rozwiązuje problemy. Pisarz. Znawca kawy”.