Μικρά ζωντανά ρομπότ φτιαγμένα από ανθρώπινα κύτταρα εκπλήσσουν τους επιστήμονες

By | December 1, 2023

Εγγραφείτε στο επιστημονικό ενημερωτικό δελτίο του CNN στο Wonder Theory. Εξερευνήστε το σύμπαν με νέα για συναρπαστικές ανακαλύψεις, επιστημονικές ανακαλύψεις και πολλά άλλα.

Οι επιστήμονες δημιούργησαν μικροσκοπικά ζωντανά ρομπότ από ανθρώπινα κύτταρα που μπορούν να κινούνται σε μια εργαστηριακή πλάκα και θα μπορούσαν μια μέρα να βοηθήσουν στην επούλωση πληγών ή κατεστραμμένων ιστών, σύμφωνα με μια νέα μελέτη.

Μια ομάδα από το Πανεπιστήμιο Tufts και το Ινστιτούτο Wyss του Πανεπιστημίου του Χάρβαρντ ονόμασαν αυτές τις δημιουργίες ανθρωπορομπότ. Η έρευνα βασίζεται σε προηγούμενη εργασία ορισμένων από τους ίδιους επιστήμονες που δημιούργησαν τα πρώτα ζωντανά ρομπότ, ή ξενομπότ, από βλαστοκύτταρα από έμβρυα του αφρικανικού βατράχου με νύχια (Xenopus laevis).

«Μερικοί άνθρωποι πίστευαν ότι τα χαρακτηριστικά των ξενομπότ εξαρτώνται σε μεγάλο βαθμό από το αν ήταν εμβρυϊκά και αμφίβια», δήλωσε ο συγγραφέας της μελέτης Μάικλ Λέβιν, καθηγητής Βιολογίας του Βανεβάρ Μπους στη Σχολή Τεχνών και Επιστημών Tufts.

«Δεν νομίζω ότι έχει να κάνει με το να είσαι έμβρυο. Αυτό δεν έχει να κάνει με το να είσαι βάτραχος. Νομίζω ότι αυτή είναι μια πολύ πιο γενική ιδιότητα των ζωντανών όντων», είπε.

«Δεν συνειδητοποιούμε όλες τις δεξιότητες που έχουν τα κύτταρα του σώματός μας».

Όσο ζούσαν, τα ανθρωπορομπότ δεν ήταν ολοκληρωμένοι οργανισμοί επειδή δεν είχαν πλήρη κύκλο ζωής, είπε ο Levin.

«Μας θυμίζει αυτές τις σκληρές δυαδικές κατηγορίες στις οποίες λειτουργούμε: είναι αυτό ένα ρομπότ, αυτό είναι ένα ζώο, είναι αυτό μια μηχανή; Κάτι τέτοιο δεν μας εξυπηρετεί πολύ. Πρέπει να πάμε πέρα ​​από αυτό».

Η έρευνα δημοσιεύτηκε την Πέμπτη στο περιοδικό Advanced Science.

Η Gizem Gumuskaya είναι διδακτορική φοιτήτρια στο Πανεπιστήμιο Tufts που βοήθησε στη δημιουργία ανθρωπορομποτ.  - Gizem Gumuskaya, Πανεπιστήμιο Tufts

Η Gizem Gumuskaya είναι διδακτορική φοιτήτρια στο Πανεπιστήμιο Tufts που βοήθησε στη δημιουργία ανθρωπορομποτ. – Gizem Gumuskaya, Πανεπιστήμιο Tufts

Πώς τα έφτιαξαν;

Οι επιστήμονες χρησιμοποίησαν ενήλικα ανθρώπινα κύτταρα από την τραχεία, ή την τραχεία, ανώνυμων δωρητών διαφορετικών ηλικιών και φύλων. Οι ερευνητές εστίασαν σε αυτόν τον τύπο κυττάρων επειδή είναι σχετικά εύκολη η πρόσβαση σε αυτά λόγω της εργασίας για τον Covid-19 και την πνευμονική νόσο και, το πιο σημαντικό, λόγω ενός χαρακτηριστικού που οι επιστήμονες πίστευαν ότι θα έκανε τα κύτταρα ικανά να κινούνται, είπε ο συν-συγγραφέας της μελέτης. Gizem. Gumuskaya, διδακτορική φοιτήτρια στο Tufts.

Τα κύτταρα της τραχείας καλύπτονται από τρίχες προεξοχές που ονομάζονται βλεφαρίδες που κυματίζουν μπρος-πίσω. Συχνά βοηθούν τα κύτταρα της τραχείας να αποβάλλουν μικρά σωματίδια που μπαίνουν στις διόδους αέρα των πνευμόνων. Προηγούμενες μελέτες έχουν δείξει επίσης ότι τα κύτταρα μπορούν να σχηματίσουν οργανοειδή – συστάδες κυττάρων που χρησιμοποιούνται ευρέως για έρευνα.

Η Gumuskaya πειραματίστηκε με τη χημική σύνθεση των συνθηκών ανάπτυξης των τραχειακών κυττάρων και βρήκε έναν τρόπο να ενθαρρύνει τις βλεφαρίδες να κοιτούν προς τα έξω στα οργανοειδή. Μετά την εύρεση της σωστής μήτρας, τα οργανοειδή έγιναν κινητά μετά από μερικές ημέρες, με τις βλεφαρίδες να λειτουργούν σαν να ήταν κουπιά.

«Τίποτα δεν συνέβη την πρώτη μέρα, τη δεύτερη μέρα, την τέταρτη ή την πέμπτη μέρα, αλλά όπως τείνει να κάνει η βιολογία, γύρω στην έβδομη μέρα, υπήρξε μια ταχεία μετάβαση», είπε. «Ήταν σαν ένα λουλούδι να ανθίζει. Την έβδομη μέρα, οι βλεφαρίδες γύρισαν και έμειναν έξω.

«Στη μέθοδό μας, κάθε ανθρωπορομπότ αναπτύσσεται από ένα μόνο κύτταρο».

Είναι αυτή η αυτοσυναρμολόγηση που τα κάνει μοναδικά. Βιολογικά ρομπότ έχουν κατασκευαστεί από άλλους επιστήμονες, αλλά κατασκευάστηκαν με το χέρι φτιάχνοντας ένα καλούπι και σπορώντας κύτταρα για να ζήσουν πάνω του, είπε ο Levin.

Κάθε ανθρωπορομπότ αναπτύσσεται από ένα μόνο κύτταρο.  - Gizem Gumuskaya, Πανεπιστήμιο TuftsΚάθε ανθρωπορομπότ αναπτύσσεται από ένα μόνο κύτταρο.  - Gizem Gumuskaya, Πανεπιστήμιο Tufts

Κάθε ανθρωπορομπότ αναπτύσσεται από ένα μόνο κύτταρο. – Gizem Gumuskaya, Πανεπιστήμιο Tufts

Διαφορετικά σχήματα και μεγέθη

Τα ανθρωπορομπότ που δημιούργησε η ομάδα δεν ήταν πανομοιότυπα.

Μερικά ήταν σφαιρικά και καλυμμένα πλήρως με βλεφαρίδες, ενώ άλλα είχαν σχήμα ποδοσφαίρου και ήταν ακανόνιστα καλυμμένα με βλεφαρίδες. Κινήθηκαν επίσης με διαφορετικούς τρόπους – κάποιοι σε ευθείες γραμμές, άλλοι σε στενούς κύκλους, ενώ άλλοι κάθονταν και ταράζονταν, σύμφωνα με ένα δελτίο τύπου σχετικά με τη μελέτη. Επιβίωσαν έως και 60 ημέρες σε εργαστηριακές συνθήκες.

Τα πειράματα που περιγράφονται σε αυτή την τελευταία μελέτη βρίσκονται σε πρώιμο στάδιο, αλλά ο στόχος είναι να μάθουμε εάν τα ανθρωπορομπότ θα μπορούσαν να έχουν ιατρικές εφαρμογές, είπαν οι Levin και Gumuskaya. Για να δουν αν τέτοιες εφαρμογές ήταν δυνατές, οι ερευνητές εξέτασαν εάν τα antrobots ήταν σε θέση να κινηθούν πάνω από ανθρώπινους νευρώνες που είχαν αναπτυχθεί σε ένα εργαστηριακό πιάτο που είχε «γρατσουνιστεί» για να μιμηθεί τη ζημιά.

Έμειναν έκπληκτοι όταν είδαν ότι τα antrobots διέγειραν την ανάπτυξη της κατεστραμμένης περιοχής των νευρώνων, αν και οι ερευνητές δεν έχουν κατανοήσει ακόμη τον μηχανισμό θεραπείας, σημείωσε η μελέτη.

Ο Falk Tauber, επικεφαλής της ομάδας στο Freiburg Center for Interactive Materials and Bio-inspired Technologies στο Πανεπιστήμιο του Freiburg στη Γερμανία, είπε ότι η μελέτη παρείχε τη βάση για μελλοντικές προσπάθειες χρήσης βιο-ρομπότ για διαφορετικές λειτουργίες και δημιουργίας τους σε διαφορετικά σχήματα.

Ένα ανθρωπομπότ, με πράσινο χρώμα, μεγαλώνει από την αρχή στον νευρωνικό ιστό, με κόκκινο χρώμα.  - Gizem Gumuskaya, Πανεπιστήμιο TuftsΈνα ανθρωπομπότ, με πράσινο χρώμα, μεγαλώνει από την αρχή στον νευρωνικό ιστό, με κόκκινο χρώμα.  - Gizem Gumuskaya, Πανεπιστήμιο Tufts

Ένα ανθρωπομπότ, με πράσινο χρώμα, μεγαλώνει από την αρχή στον νευρωνικό ιστό, με κόκκινο χρώμα. – Gizem Gumuskaya, Πανεπιστήμιο Tufts

Ο Τάουμπερ, ο οποίος δεν συμμετείχε στην έρευνα, είπε ότι τα αντιρομπότ παρουσίασαν «απροσδόκητη συμπεριφορά», ειδικά όταν περνούσαν – και τελικά κλείνουν – γρατσουνιές σε ανθρώπινους νευρώνες.

Είπε ότι η ικανότητα δημιουργίας αυτών των δομών από τα κύτταρα του ίδιου του ασθενούς προτείνει πολλές εφαρμογές τόσο στο εργαστήριο όσο και ίσως στον άνθρωπο.

Ο Λέβιν είπε ότι δεν πίστευε ότι τα ανθρωπορομπότ εγείρουν ανησυχίες ηθικής ή ασφάλειας. Δεν είναι φτιαγμένα από ανθρώπινα έμβρυα, αυστηρά περιορισμένη έρευνα ή γενετικά τροποποιημένα με οποιονδήποτε τρόπο, είπε.

«Ζουν σε ένα πολύ περιορισμένο περιβάλλον, επομένως δεν υπάρχει πιθανότητα να φύγουν ή να ζήσουν με κάποιο τρόπο έξω από το εργαστήριο. Δεν μπορούν να ζήσουν έξω από αυτό το πολύ συγκεκριμένο περιβάλλον», είπε. «Έχουν φυσική διάρκεια ζωής, επομένως μετά από μερικές εβδομάδες βιοδιασπώνται τέλεια».

Για περισσότερες ειδήσεις και ενημερωτικά δελτία από το CNN, δημιουργήστε έναν λογαριασμό στο CNN.com

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *