Komórkowe roboty mogą naprawiać uszkodzenia w neuronach

Biotechnolodzy z ludzkich komórek nabłonka stworzyli mikroroboty, które pobudzają wzrost neuronów. Naukowcy są zdania, że w przyszłości tworzone dla konkretnego pacjenta bioroboty mogłyby wspierać regenerację tkanek, oczyszczać tętnice czy zabijać komórki raka.

Specjaliści z Tufts University i Harvard University opisali właśnie wyjątkowy sposób wykorzystania komórek pobranych z ludzkiej krtani. Stworzyli z nich wielokomórkowe roboty o różnych rozmiarach – od średnicy ludzkiego włosa do końcówki grafitu w ołówku.

Użyte komórki samoczynnie organizowały się w te struktury i – jak się okazało – wspierały regenerację innych komórek nerwowych.

Bioroboty mogą regenerować uszkodzenia neurologiczne
Najnowsza praca badaczy to kontynuacja wcześniejszych osiągnięć, dzięki którym powstały wielokomórkowe roboty z komórek embrionalnych żaby, nazwane ksenobotami. Potrafiły one samodzielnie znajdować drogę, zbierać podsuniętą im materię, gromadzić informacje, naprawiać się po uszkodzeniach, a nawet się replikować.

Teraz badacze pokazali, że potrafią stworzyć bioroboty z dojrzałych komórek dorosłego człowieka, bez genetycznych modyfikacji, które na dodatek potrafią więcej niż poprzednie. – Chcieliśmy zbadać, co komórki potrafią robić, oprócz tworzenia domyślnych struktur w ciele – mówi jeden z naukowców, Gizem Gumuskaya.

Okazuje się, że uzyskane komórki nie tylko mogły tworzyć nowe wielokomórkowe kształty, ale również mogły poruszać się różnymi sposobami po powierzchni ludzkich neuronów rosnących na szklanej płytce laboratoryjnej i pobudzać ich wzrost, pomagając wypełniać luki powstałe w wyniku uszkodzenia warstwy tych neuronów, a także pobudzać wzrost neuronów w obszarze uszkodzeń. Nie wiadomo jednak jeszcze, w jaki sposób bioroboty wspierały tę naprawę.

– Staramy się zrozumieć, jak działa mechanizm gojenia, i pytamy, co jeszcze te struktury mogą osiągnąć – wyjaśnia jeden z liderów projektu, prof. Michael Levin.

Jest szansa na naprawę innych uszkodzeń w organizmie
Każdy bot zaczyna życie jako pojedyncza komórka. Co ważne powstałe w ten sposób bioroboty żyją jedynie przez kilka tygodni, po czym mogą być z łatwością wchłonięte przez organizm. Nie są też zdolne do reprodukcji, więc nie ma zagrożenia, że zaczną tworzyć trudne do opanowania, szkodliwe twory. Jednocześnie mogą żyć tylko w określonych warunkach, więc nie ma niebezpieczeństwa, że np. uciekną z laboratorium, czego niektórzy mogliby się obawiać.

Obecne komórki pochodzą z powierzchni krtani i naturalnie pokryte są rzęskami, które poruszają się rytmicznie do przodu i do tyłu. W naturze rzęski te umożliwiają usuwanie zanieczyszczeń z krtani. Jeśli jednak te komórki hoduje się poza ciałem, to spontanicznie gromadzą się w większe skupiska zwane organoidami.

Badacze zapewnili im takie warunki wzrostu, że w powstających organoidach rzęski skierowane były na zewnątrz i zaczęły działać jak mikrowiosła. Roboty miały przy tym różne rozmiary – od 30 do 500 nm, niektóre były okrągłe i całe pokryte rzęskami, inne miały je tylko po jednej stronie. Poruszały się po linii prostej, po okręgu, czy łączyły oba typy ruchu. Niektóre pozostawały na miejscu i się tylko kołysały.

Według badaczy, jeśli bioroboty uda się wzbogacić o komórki innych rodzajów, może stać się możliwe kierowanie ich w różne miejsce organizmu, gdzie oprócz pomagania w regeneracji nerwów mogłyby naprawiać inne tkanki, niszczyć komórki nowotworowe, dostarczać leki w wybrane miejsce, czy np. oczyszczać tętnice z blaszki miażdżycowej.