Γνωρίστε «ανθρωποβάτες», μικροσκοπικές βιομηχανές κατασκευασμένες από ανθρώπινα κύτταρα τραχείας

Τα Xenobots – μια νέα ταξινόμηση ρομπότ που κατασκευάστηκε από βιολογικά κύτταρα – εξελίχθηκε από τη θεωρία στην πραγμα

τι

κότητα σε λίγα μόνο χρόνια. Λίγο μετά την πρώτη πρόταση της ιδέας, οι ερευνητές συγκέντρωσαν με επιτυχία υλικό από έμβρυα βατράχων για να δημιουργήσουν τα πρώτα πολυκύτταρα βιορομπότ τους το 2020. Από την αρχή, τα xenobots τους μπορούσαν να κινούνται, να καταγράφουν δεδομένα, να συλλέγουν υλικά, να αυτοθεραπεύονται και ακόμη και να αναπαράγονται για μερικές γενιές πριν φυσικά αποσυντίθεται.

[Related:


Meet xenobots, tiny machines made out of living

parts



.]

Σε αντίθεση με την τυπική εικόνα ενός ρομπότ κατασκευασμένου με ηλεκτρονικά και άλλα μεταλλικά εξαρτήματα, τα βιοοργανικά ρομπότ συχνά συνδυάζουν γενετικά τροποποιημένα ή καθοδηγούμενα κύτταρα σε μια μορφή που δεν εμφανίζεται φυσικά μέσα στα

σώμα

τα πηγής τους. Στην αρχή, η ομάδα δεν ήξερε αν θα ήταν σε θέση να προσαρμόσει τις μεθόδους της για οποιοδήποτε άλλο είδος εκτός από τα ξενομποτά που προέρχονται από αμφίβια. Η απάντηση στην ερώτησή τους είναι ήδη εδώ: οι ερευνητές έχουν πλέον προχωρήσει σε «ανθρωπομπότ» – βιολογικές μηχανές που προέρχονται από ανθρώπινα κύτταρα τραχείας.

Όπως αναλύεται σε μια νέα μελέτη που δημοσιεύθηκε την Πέμπτη στο


Προηγμένη Επιστήμη

,

Τα ανθρομπότ όχι μόνο μπορούν να κατασκευαστούν από ενήλικα ανθρώπινα κύτταρα χωρίς την ανάγκη κάποιας γενετικής τροποποίησης, αλλά αποδεικνύονται ήδη πιο πολλά υποσχόμενα ιατρικά από τους προγόνους τους ξενοβότ.

«Θέλαμε να διερευνήσουμε τι μπορούν να κάνουν τα κύτταρα εκτός από τη δημιουργία προεπιλεγμένων χαρακτηριστικών στο σώμα», εξήγησε ο υποψήφιος διδάκτορας και συν-συγγραφέας της μελέτης Gizem Gumuskaya.

Ανακοίνωση 30 Νοεμβρίου

. «Με τον επαναπρογραμματισμό των αλληλεπιδράσεων μεταξύ των κυττάρων, μπορούν να δημιουργηθούν νέες πολυκύτταρες δομές, ανάλογες με τον τρόπο που η πέτρα και το τούβλο μπορούν να διαταχθούν σε διαφορετικά δομικά στοιχεία όπως τοίχους, αψίδες ή κολώνες».

[Related:



Robots

built from frog cells have unlocked the ability to self-replicate


.]

Σύμφωνα με την ανακοίνωση της 30ης Νοεμβρίου, η διαμόρφωση των xenobot απαιτούσε την επίπονη χρήση λαβίδων και νυστέρι. Τα ανθρομπότ,

αντίθετα

, είναι σε θέση να αυτοσυναρμολογούνται σε περιβάλλοντα εργαστηριακών πιάτων και προέρχονται από ενήλικες αντί από εμβρυϊκά κύτταρα.

Το καθένα από τα ανθρομπότ ξεκίνησαν ως μεμονωμένα, δωρισμένα τραχειακά κύτταρα καλυμμένα με βλεφαρίδες που μοιάζουν με βραχίονες, υπεύθυνα για τη σάρωση σωματιδίων από τους αεραγωγούς των πνευμόνων. Οι ερευνητές κατασκεύασαν την κυτταρική ανάπτυξη σε εργαστηριακό περιβάλλον, η οποία σε προηγούμενες μελέτες έχει αποδειχθεί ότι καταλήγει τυχαία στη δημιουργία σφαιρικών δομών γνωστών ως οργανοειδή. Αυτά τα οργανοειδή στη συνέχεια προετοιμάστηκαν προσεκτικά για να σχηματίσουν βλεφαρίδες που βλέπουν στο εξωτερικό για να λειτουργήσουν ως κουπιά για κίνηση. Η χρήση παραλλαγών τραχειακών κυττάρων πρόσφερε μια σειρά από ικανότητες ανθρωποβόλων, όπως η δυνατότητα να βοηθήσουν στη δημιουργία πρόσθετων κατασκευασμένων ιστών. Ο συνδυασμός πολλών οργανοειδών σε μια ενιαία δομή δημιούργησε μεγάλα σμήνη που οι ερευνητές ονομάστηκαν «superbots».

Αλλά από όλα τα χαρακτηριστικά ενός ανθρωποβόλου, το πιο πολλά υποσχόμενο είναι αυτό που ξάφνιασε τους μηχανικούς του. Όταν περνούσαν πάνω από ένα στρώμα πρόσθετων ανθρώπινων νευρώνων που αναπτύχθηκαν μέσα στο εργαστηριακό τρυβλίο Petri, τα ανθρομπότ έξυσαν τις επιφάνειές τους και ενθάρρυναν τη νέα ανάπτυξη.

«Είναι συναρπαστικό και εντελώς απροσδόκητο ότι τα φυσιολογικά τραχειακά κύτταρα ασθενών, χωρίς να τροποποιούν το DNA τους, μπορούν να κινηθούν μόνα τους και να ενθαρρύνουν την ανάπτυξη νευρώνων σε μια περιοχή βλάβης», δήλωσε ο συν-συγγραφέας της μελέτης Michael Levin, καθηγητής βιολογίας στο Πανεπιστήμιο Tufts που προηγουμένως. βοήθησε στο σχεδιασμό xenobots, στην ανακοίνωση της Πέμπτης. “Εξετάζουμε τώρα πώς λειτουργεί ο μηχανισμός θεραπείας και ρωτάμε τι άλλο μπορούν να κάνουν αυτές οι κατασκευές.”

Καθώς οι ερευνητές κατανοούν καλύτερα τις λειτουργίες και τις δυνατότητες των ανθρωπορομπότ τους, η ομάδα πιστεύει ότι οι βιο-μηχανές θα μπορούσαν να αναπτυχθούν σε ένα ευρύ φάσμα σεναρίων. Ένα σμήνος από ανθρομπότ θα μπορούσε υποθετικά να επιδιορθώσει τις βλάβες του νωτιαίου ή του αμφιβληστροειδικού νεύρου, να εντοπίσει καρκινικές κυτταρικές αναπτύξεις ή να εφαρμόσει φάρμακα σε συγκεκριμένες περιοχές του σώματος.