Z ludzkich komórek zbudowano żywe roboty. Okazało się, że pomagają w regeneracji neuronów

W tym artykule:

1. Pierwsze roboty z komórek organizmów żywych
2. Nowe budowle ze starych kloców
3. Jak zrobić roboty z komórek?
4. Niespodziewani uzdrowiciele
5. Zagadki robotów

Zbudowane z ludzkich komórek roboty stworzyli bioinżynierowie z Uniwersytetu Tufts i z harwardzkiego Instytutu Wyssa. Nazwali je Antrobotami. Antroboty są wielokomórkowe. Ich rozmiary wahają się od szerokości ludzkiego włosa do końcówki zaostrzonego ołówka.

Mimo że są tak małe, roboty spełniają użyteczne funkcje. Mogą się samoorganizować i wywierają dobroczynny leczniczy wpływ na inne komórki. Gdy znajdują się w pobliżu, dochodzi do naprawy uszkodzonych neuronów. Czy to pierwszy krok do opracowania nowych metod regeneracji chorych tkanek, w których da się wykorzystać komórki pacjenta?

Pierwsze roboty z komórek organizmów żywych

Jednym z twórców Antrobotów jest Michael Levin z Uniwersytetu Tufts. Trzy lata temu Levin wraz z innymi naukowcami stworzył Xenoboty. Były to „żywe maszyny” – skupiska komórek pochodzących z embrionów żaby. Ich zachowanie wpierw zasymulowano komputerowo. Później zostały precyzyjnie zbudowane tak, by potrafiły spełniać określone funkcje. Udało się. Xenoboty łączyły się, poruszały mikrokorytarzami i przesuwały przeszkody.

Już wówczas badacze byli przekonani, że roboty z komórek mają ogromny potencjał. – Łącząc projekty komputerowe z drukarką komórkową 3D, można by opracować żywe maszyny zdolne do dostarczania leków, usuwania zatorów w naczyniach włosowatych lub do zbierania mikroplastiku w oceanach – stwierdził wówczas Douglas Blackiston należący do zespołu badaczy. – A to tylko kilka potencjalnych możliwości – dodał.

Nowe budowle ze starych kloców

Ograniczeniem tamtych badań był „materiał”, z jakiego powstały Xenoboty. Czy ich zachowania wynikały z tego, że zostały utworzone z komórek embrionów płazów? Odpowiedź przyniosły najnowsze eksperymenty. Ich wyniki opublikowano właśnie w czasopiśmie „Advanced Science”.

Ciekawostki o mózgu. Neurony babci, prawdziwa liczba szarych komórek i mit wykorzystywania tylko 10% mózgu

Czy wiecie, czym jest glej, co robią neurony egocentryczne i gdzie mamy drugi mózg? Przedstawiamy ciekawostki o mózgu, które was zaskoczą.

Tym razem Levin wraz z zespołem wykorzystali ludzkie komórki pobrane z tchawicy. Pochodziły od dorosłej osoby i nie były modyfikowane genetycznie. Zbudowano z nich nowe struktury wielokomórkowe, które spełniały nowe funkcje.

− Kamień i cegła też mogą być układane w różne elementy konstrukcyjne: ściany, łuki czy kolumny – powiedział Gizem Gumuskaya, jeden z badaczy, który przed zajęciem się biologią studiował architekturę.

Jak zrobić roboty z komórek?

Jak dokładnie powstaje Antrobot? Naukowcy zaczynali od pojedynczej komórki tchawicy, a później dokładali do niej kolejne. Komórki te wyposażone są w rzęski – wypustki, wychwytujące zanieczyszczenia, które dostają się do naszego układu oddechowego. Rzęski przesuwają zanieczyszczenia, aż na koniec pozbywamy się ich, kaszląc lub kichając.

W przypadku Antrobotów skupiska komórek formowano tak, by rzęski wystawały na zewnątrz. Wkrótce małe robociki zaczęły używać ich niczym wioseł – do poruszania się. Antroboty zaczęły przybierać różne formy i kształty. Miały od 30 do 500 mikrometrów. Niektóre były okrągłe i w całości pokryte rzęskami. Inne miały rzęski tylko z jednej strony. Niekiedy poruszały się na szalkach prosto, kiedy indziej zataczały koła. Po około 45–60 dniach ulegały naturalnej biodegradacji.

Niespodziewani uzdrowiciele

Niespodziankę przyniosło sprawdzenie, czy Antroboty mogą mieć właściwości lecznicze. Badacze wpierw umieścili na szalce dwuwarstwową kulturę komórkową składająca się z ludzkich neuronów. Następnie neurony zostały przecięte ostrym mikronarzędziem. W „ranie” umieszczono żywe roboty.

Niespodziewanie okazało się, że ich obecność wspomogła regenerację komórek nerwowych. Odrosły, a tkanka odzyskała pierwotną grubość. Nic takiego nie zaszło w warunkach kontrolnych, gdzie nie wykorzystano Antrobotów.

Zagadki robotów

Naukowcy nie wiedzą, dlaczego tak się stało. – Grupy komórek, które konstruujemy w laboratorium, mogą mieć możliwości wykraczające poza to, co robią w organizmie – zauważa Michael Levin. − To fascynujące i całkowicie nieoczekiwane, że normalne komórki tchawicy pacjenta, bez modyfikacji genetycznych, mogą samodzielnie się poruszać i pobudzać wzrost neuronów w miejscu uszkodzenia – dodaje.

Naukowcy chcą teraz ustalić, jaki dokładnie mechanizm odpowiada na ten efekt. A także – do czego jeszcze można by wykorzystać bioboty.

Źródło: University Tufts, EurekAlert, Advanced Science

Nasz ekspert

Magdalena Salik

Dziennikarka naukowa i pisarka, przez wiele lat sekretarz redakcji i zastępczyni redaktora naczelnego magazynu „Focus". Wcześniej redaktorka działu naukowego „Dziennika. Polska, Europa, Świat”. Pasjami czyta i pisze, miłośniczka literatury popularnonaukowej i komputerowych gier RPG. Więcej: magdalenasalik.wordpress.com