Robotyka: Małe żywe roboty wykonane z ludzkich komórek zaskoczyły naukowców

Wyniki badania opublikowano w czwartek w Zaawansowany dziennik naukowy.

Naukowcy wykorzystali dorosłe komórki ludzkie z tchawicy, czyli tchawicy, od anonimowych dawców w różnym wieku i różnej płci. Gizem, współautor badania, powiedział, że badacze skupili się na tego typu komórkach, ponieważ dostęp do nich jest stosunkowo łatwy ze względu na prace nad koronawirusem i chorobami płuc, a co ważniejsze, ze względu na cechę, która według naukowców zapewnia komórkom ruchliwość. Gumoskaya, doktorantka na Uniwersytecie Tufts.

Komórki tchawicy pokryte są włoskowatymi wypustkami zwanymi rzęskami, które falują tam i z powrotem. Zwykle pomagają komórkom oskrzeli wypychać małe cząsteczki, które przedostają się do dróg oddechowych w płucach. Poprzednie badania wykazały również, że komórki mogą tworzyć organoidy, czyli zlepki komórek powszechnie stosowane w badaniach.

Gomoskaya eksperymentowała ze składem chemicznym i warunkami wzrostu komórek tchawicy i znalazła sposób na zachęcenie rzęsek do wskazywania na zewnątrz organoidów. Po znalezieniu właściwej macierzy narządy po kilku dniach stały się ruchliwe, a rzęski zachowywały się trochę jak łopatki.

„Nic się nie wydarzyło pierwszego, drugiego dnia, czwartego lub piątego dnia, ale jak to zwykle bywa w biologii, około siódmego dnia nastąpił szybki zwrot” – powiedziała. „To było jak kwitnący kwiat. Siódmego dnia rzęski odwróciły się i znalazły się na zewnątrz.

„W naszej metodzie każdy robot wyrasta z pojedynczej komórki”.

To właśnie ten samodzielny montaż czyni go wyjątkowym. Roboty biologiczne zostały zbudowane przez innych naukowców, ale zostały wykonane ręcznie, tworząc pleśń i komórki nasienne, na których miały żyć, powiedział Levine.

Różne kształty i rozmiary

Roboty stworzone przez zespół nie były identyczne.

Niektóre były kuliste i całkowicie pokryte rzęskami, inne miały kształt piłki nożnej i były nieregularnie pokryte rzęskami. Jak wynika z komunikatu prasowego na temat badania, poruszali się także na różne sposoby – niektórzy po liniach prostych, inni po ciasnych kręgach, a jeszcze inni siedzieli i kołysali. W warunkach laboratoryjnych przetrwały do ​​60 dni.

Levine i Gomoskaya twierdzą, że eksperymenty opisane w najnowszym badaniu są wciąż na wczesnym etapie, ale ich celem jest sprawdzenie, czy roboty mogą mieć zastosowania medyczne. Aby sprawdzić, czy takie zastosowania są możliwe, naukowcy sprawdzili, czy roboty są w stanie poruszać się po ludzkich neuronach hodowanych w naczyniu laboratoryjnym, które zostało „porysowane” w celu imitowania uszkodzeń.

Byli zaskoczeni, widząc, że roboty stymulują wzrost uszkodzonych obszarów neuronów, chociaż badacze nie rozumieją jeszcze, dlaczego tak się dzieje. Badanie wskazało mechanizm gojenia.

Falk Tauber, lider grupy w Centrum Materiałów Interaktywnych i Biotechnologii we Fryburgu na Uniwersytecie we Freiburgu w Niemczech, powiedział, że badanie dostarczyło podstaw do przyszłych wysiłków w zakresie wykorzystania biorobotów do różnych zadań i nadania im różnych kształtów.

Tauber, który nie był zaangażowany w badania, powiedział, że roboty wykazywały „zaskakujące zachowanie”, zwłaszcza gdy przechodziły przez zadrapania w ludzkich neuronach i ostatecznie je wyłączały.

Możliwość tworzenia tych struktur z własnych komórek pacjenta sugeruje różnorodne zastosowania zarówno w laboratorium, jak i być może ostatecznie u ludzi, powiedział.