Οι επιστήμονες δημιούργησαν μικροσκοπικά ζωντανά ρομπότ από ανθρώπινα κύτταρα που μπορούν να κινούνται σε ένα εργαστηριακό πιάτο και μπορεί μια μέρα να είναι σε θέση να βοηθήσουν στην επούλωση πληγών ή κατεστραμμένου ιστού, σύμφωνα με μια νέα μελέτη.
Μια ομάδα στο Πανεπιστήμιο Tufts και το Ινστιτούτο Wyss του Πανεπιστημίου του Χάρβαρντ ονόμασε αυτές τις δημιουργίες ανθρωποβάτες. Η έρευνα βασίζεται σε παλαιότερες εργασίες ορισμένων από τους ίδιους επιστήμονες, οι οποίοι κατασκεύασαν τα πρώτα ζωντανά ρομπότ από βλαστοκύτταρα που προέρχονται από έμβρυα του αφρικανικού βατράχου με νύχια (Xenopus laevis).
«Μερικοί άνθρωποι πίστευαν ότι τα χαρακτηριστικά τους βασίζονταν περισσότερο στο γεγονός ότι είναι εμβρυϊκά και αμφίβια», δήλωσε ο συγγραφέας της μελέτης Μάικλ Λέβιν, καθηγητής βιολογίας του Βανεβάρ Μπους στο Σχολείο Τεχνών & Επιστημών Tufts.
Οι επιστήμονες χρησιμοποίησαν ενήλικα ανθρώπινα κύτταρα από την τραχεία, ή την τραχεία, από ανώνυμους δότες διαφορετικών ηλικιών και φύλων. Οι ερευνητές εξέτασαν αυτόν τον τύπο κυττάρων επειδή είναι σχετικά εύκολη η πρόσβαση σε αυτά λόγω της εργασίας για τον Covid-19 και την πνευμονοπάθεια και, το πιο σημαντικό, λόγω ενός χαρακτηριστικού που οι επιστήμονες πίστευαν ότι θα έκανε τα κύτταρα ικανά να κινούνται, δήλωσε ο συν-συγγραφέας της μελέτης Gizem. Gumuskaya, διδακτορική φοιτήτρια στο Tufts.
Τα κύτταρα της τραχείας καλύπτονται με τριχοειδείς προεξοχές που ονομάζονται βλεφαρίδες που κυματίζουν μπρος-πίσω. Συνήθως βοηθούν τα κύτταρα της τραχείας να ωθήσουν προς τα έξω μικροσκοπικά σωματίδια που βρίσκουν το δρόμο τους στις διόδους αέρα των πνευμόνων. Προηγούμενες μελέτες είχαν δείξει επίσης ότι τα κύτταρα μπορούν να σχηματίσουν οργανοειδή – συστάδες κυττάρων που χρησιμοποιούνται ευρέως για έρευνα.
Οι ερευνητική ομάδα,πειραματίστηκε με τη χημική σύνθεση των συνθηκών ανάπτυξης των κυττάρων της τραχείας και βρήκε έναν τρόπο να ενθαρρύνει τις βλεφαρίδες να κοιτούν προς τα έξω στα οργανοειδή. Μόλις βρήκε τη σωστή μήτρα, τα οργανοειδή έγιναν κινητά μετά από λίγες μέρες, με τις βλεφαρίδες να λειτουργούν λίγο σαν κουπιά.
«Τίποτα δεν συνέβη την πρώτη μέρα, τη δεύτερη μέρα, την τέταρτη ή την πέμπτη μέρα, αλλά όπως κάνει συνήθως η βιολογία, γύρω στην έβδομη ημέρα, υπήρξε μια ταχεία μετάβαση», είπε. «Ήταν σαν ένα ανθισμένο λουλούδι. Την έβδομη ημέρα, οι βλεφαρίδες είχαν αναποδογυρίσει και ήταν στο εξωτερικό. Στη μέθοδό μας, κάθε ανθρωποβόλο 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 Λεβίν.
Διαφορετικά σχήματα και μεγέθη
Τα δημιουργήματα της ομάδας δεν ήταν πανομοιότυπα.
Μερικά ήταν σφαιρικά και καλύπτονταν πλήρως από βλεφαρίδες. Κινήθηκαν επίσης με διαφορετικούς τρόπους, σε ευθείες γραμμές, σε στενούς κύκλους, ενώ επιβίωσαν έως και 60 ημέρες σε εργαστηριακές συνθήκες.
Τα πειράματα που περιγράφονται σε αυτήν την τελευταία μελέτη βρίσκονται σε πρώιμο στάδιο, αλλά ο στόχος είναι να μάθουμε εάν τα ανθρωποβόλα θα μπορούσαν να έχουν ιατρικές εφαρμογές, είπαν οι Levin και Gumuskaya. Για να δουν εάν τέτοιες εφαρμογές θα μπορούσαν να είναι δυνατές, οι ερευνητές εξέτασαν εάν τα ανθρωποβόλα 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 τα ανθρομπότ να ενθαρρύνουν την ανάπτυξη στην κατεστραμμένη περιοχή των νευρώνων, αν και οι ερευνητές δεν έχουν κατανοήσει ακόμη τον μηχανισμό επούλωσης, σημείωσε η μελέτη.
Ο Falk Tauber, επικεφαλής ερευνητικής ομάδας στο Πανεπιστήμιο του Freiburg στη Γερμανία, είπε ότι η μελέτη παρείχε μια βάση για μελλοντικές προσπάθειες χρήσης των bio-bots για διαφορετικές λειτουργίες και κατασκευής τους σε διαφορετικές μορφές.
