机器人能够从一个成年人的细胞中发明出来,而且还无需任何基因改造,这在某种程度上预示着什么?
对很多患者来说,这在某种程度上预示着从他们本身衍生出的生物机器人,能够在必定程度上协助他们康复健康、愈合伤口、医治疾病,这是医疗东西研制史上一个簇新的起点。
现在,美国塔夫茨大学和哈佛大学研讨人员现已成功运用人类气管细胞,创立了一种微型生物机器人Anthrobot。它不但可在神经元外表移动,还能使试验室培育皿中的受损神经元康复成长。
这种多细胞机器人的巨细,从人类头发的宽度到削尖的铅笔尖不等,可自行拼装,并显示出对其他细胞的明显医治作用。
发表于《先进科学》杂志的这项研讨成果,答复了更广泛的医学问题:操控细胞在体内拼装和协同作业的规矩是什么?细胞是否可在天然成长环境中遵循不同的“身体方案”从头组合,然后履行其他功用?
研讨人员吉泽姆·古姆斯卡娅以为,经过从头编程细胞之间的彼此作用,可创立新的多细胞结构,类似于石头和砖块可排列成不同的结构,如墙面、拱门或柱子。他们发现,这些细胞不只会发明多细胞形状,而且能激起新的成长来添补因划伤细胞层而构成的空隙。
有意思的是,Anthrobot怎样做到这一点的,科学家尚不清楚,但他们看到了神经元的确成长在Anthrobot集群拼装所掩盖的区域下。
运用人类细胞的长处很明显。首要,由患者本身细胞构建的机器人,履行医治使命不会引发免疫反响或接受免疫抑制剂危险;其次,它们只继续几周就会分化,因此在作业完成后十分简单就被从头吸收到体内。
而在体外,Anthrobot只能在特定试验室条件下生计,没有露出或意外传播到试验室外的危险。它们不会繁衍,也没有经过基因修改、增加或删去,没有超出现有保证办法的危险。
每个Anthrobot开端都是一个细胞,来自成年供体。这些细胞来自气管外表,掩盖着纤毛,可来回摇摆。纤毛协助气管细胞排出细小的颗粒,这些颗粒进入肺部的气道,人体经过咳嗽或清嗓子排出颗粒和剩余液体,都需求纤毛细胞的协助。前期研讨标明,当细胞在试验室成长时,它们会自发构成称为类器官的细小多细胞球体。
此次,研讨人员开发了纤毛在类器官上朝外成长的条件。几天之内,它们开端“四处走动”,由纤毛驱动,就像桨相同。团队留意到了不同的运动形状和类型,这是生物机器人渠道的首个重要特征。
这些创立出来的不相同的Anthrobot,有些是球形的,彻底被纤毛掩盖;有些是不规矩的,纤毛掩盖得更斑斓,或许只是在一侧掩盖着纤毛。
Anthrobot在试验室培育皿中能够自我拼装,并不是特别需求镊子或手术刀来刻画它们。研讨人员可运用成体细胞,乃至是来自晚年患者的细胞,而不是胚胎细胞来培育。它们仍是彻底可扩展的,人们可并行创立成群的机器人。
古姆斯卡娅解说说,细胞具有与生俱来的才能,能以某些根本方法自拼装成更大的结构。这些细胞可构成片层、折叠形状、球体,可按类型分类和别离、交融在一起,乃至移动。
与那些“无生命砖块”的两个重要区别是,细胞可彼此沟通并动态地创立这些结构,而且每个细胞都具有许多功用,例如运动、排泄分子、检测信号等。
切当来说,人们不是“发现”了它们,人们只是在弄清楚怎么结合这些元从来发明新的生物“身体方案”和功用,而这与天然界中产生的有很大不同。
研讨人员称,生物机器人的下一步开发将会带来其他使用,包含铲除动脉粥样硬化患者动脉中的斑块、修正脊髓或视网膜神经损害、辨认细菌或癌细胞,或将药物输送到方针安排。从理论上讲,Anthrobot不但可协助愈合安排,还能向受损部位供给促进再生的药物。