Rewolucyjne odkrycie! Maleńkie roboty wykonane z ludzkich komórek leczą uszkodzoną tkankę

Naukowcy opracowali maleńkie roboty z ludzkich komórek, które są w stanie naprawić uszkodzoną tkankę nerwową. „Antroboty” powstały przy użyciu ludzkich komórek tchawicy i mogą w przyszłości znaleźć zastosowanie w medycynie personalizowanej.

Już wcześniej biolog Michael Levin z Tufts University w Medford w stanie Massachusetts wraz ze współpracownikami stworzył z komórek embrionów żaby wielokomórkowe roboty biologiczne zwane Xenobotami. Roboty te były zdolne do poruszania się, zbierania materiału, zapisywania informacji, leczenia kontuzji, czy nawet do samodzielnego replikowania się. Badacze nie wiedzieli wówczas, czy możliwości te zależą od tego, czy komórki pochodzą z embrionu płaza, czy też bioboty można skonstruować z komórek innego gatunku.

W bieżącym badaniu, Levin wraz z dr. Gizem Gumuskaya, odkrył, że boty można tworzyć z dorosłych komórek ludzkich bez żadnych modyfikacji genetycznych, i wykazał, że mają one pewne możliwości wykraczające poza to, co zaobserwowano w przypadku ksenobotów. Wyniki swoich badań opublikowali w czasopiśmie Advanced Science.

Odkrycie zaczyna odpowiadać na szersze pytanie postawione przez laboratorium – jakie zasady rządzą sposobem, w jaki komórki łączą się i współpracują w organizmie oraz czy można je wyrwać z ich naturalnego kontekstu i zaprząc do realizacji zupełnie innego projektu. „Chcieliśmy sprawdzić, co komórki mogą zrobić poza tworzeniem domyślnych cech w organizmie” – powiedziała Gumuskaya, która ma także  dyplom z architektury. „Przeprogramowując interakcje między komórkami, można stworzyć nowe struktury wielokomórkowe, analogicznie do sposobu, w jaki kamień i cegła mogą być układane w różne elementy konstrukcyjne, takie jak ściany, łuki czy kolumny”.

Naukowcy odkryli, że komórki nie tylko mogą tworzyć nowe wielokomórkowe kształty, ale mogą poruszać się na różne sposoby po powierzchni ludzkich neuronów hodowanych w naczyniu laboratoryjnym i pobudzać wzrost w celu wypełnienia luk spowodowanych zarysowaniem warstwy komórek neuronowych.

Levin i jego zespół hodowali sferoidy ludzkich komórek skóry tchawicy w żelu przez dwa tygodnie, po czym usunęli skupiska i hodowali je przez tydzień w mniej lepkim roztworze. To spowodowało, że maleńkie włoski na komórkach zwane rzęskami przesunęły się na zewnątrz sferoidów, zamiast do ich wnętrza. Rzęski te działały jak wiosła, a naukowcy odkryli, że powstałe w ten sposób antroboty – każde zawierające kilkaset komórek – często pływały według jednego z kilku schematów. Niektóre pływały po liniach prostych, inne po okręgach lub łukach, a jeszcze inne poruszały się chaotycznie.

Aby przetestować potencjał terapeutyczny antrobotów, Levin i jego współpracownicy umieścili kilka z nich w małym naczyniu. Tam antroboty połączyły się, tworząc „superbota”, którego badacze umieścili na zarysowanej warstwie tkanki nerwowej. W ciągu trzech dni warstwa neuronów pod działaniem superbota całkowicie się zagoiła. Było to zaskakujące, mówi współautorka badania Gizem Gumuskaya, ponieważ komórki antrobotów były w stanie wykonywać tę funkcję naprawczą bez konieczności jakichkolwiek modyfikacji genetycznych.

Antroboty mogą spontanicznie łączyć się ze sobą, tworząc większą strukturę zwaną superbotem, która jest w stanie pobudzić wzrost neuronów. Idąc dalej, Levin, Gumuskaya i ich współpracownicy uważają, że antroboty wykonane z tkanki danej osoby można wykorzystać do udrażniania tętnic, rozbijania śluzu lub dostarczania leków, z inżynierią genetyczną lub bez niej.

Łącząc kilka typów komórek i badając inne bodźce, możliwe byłoby również opracowanie biobotów – robotów wykonanych z materiału biologicznego – które mogą wykonywać złożone funkcje, takie jak konstruowanie lub badanie tkanek. „Kiedy zrozumiemy, czego chcą i potrafią kolektywy komórkowe, będziemy mogli zacząć to kontrolować nie tylko w przypadku samodzielnych botów, ale także w przypadku medycyny regeneracyjnej” – mówi Levin, zajmujący się m.in. regeneracją kończyn.