Cозданы крошечные биологические роботы из клеток трахеи человека

Исследователи из Университета Тафтса и Института Висса Гарвардского университета создали крошечных биологических роботов, которых они называют Антроботами, из клеток трахеи человека, которые могут перемещаться по поверхности и, как было обнаружено, стимулируют рост нейронов в области повреждения в лабораторной чашке. Многоклеточные роботы размером от ширины человеческого волоса до кончика заостренного карандаша были созданы для самосборки и, как было доказано, оказывают замечательное целебное воздействие на другие клетки. Это открытие является отправной точкой для видения исследователей по использованию биоботов, созданных пациентами, в качестве новых терапевтических инструментов для регенерации, исцеления и лечения болезней. Эта работа является результатом более ранних исследований, проведенных в лабораториях Майкла Левина, профессора биологии Ванневара Буша в Школе искусств и наук Университета Тафтса, и Джоша Бонгарда из Университета Вермонта, в которых они создали многоклеточных биологических роботов из клеток эмбриона лягушки, называемых ксеноботами , способными навигации по проходам, сбора материала, записи информации, исцеления от травм и даже самостоятельного воспроизведения в течение нескольких циклов. В то время исследователи не знали, зависели ли эти способности от того, что они были получены из эмбриона амфибии, или же биоботы могут быть созданы из клеток других видов. В текущем исследовании, опубликованном в журнале Advanced Science, Левин вместе с доктором философии. Студентка Гизем Гумуская обнаружила, что боты на самом деле могут быть созданы из клеток взрослого человека без каких-либо генетических модификаций , и они демонстрируют некоторые возможности, превосходящие те, которые наблюдались у ксеноботов. Открытие начинает отвечать на более широкий вопрос, который поставила лаборатория: каковы правила, управляющие тем, как клетки собираются и работают вместе в организме, и могут ли клетки быть вырваны из их естественного контекста и рекомбинированы в различные «планы тела» для выполнять другие функции по замыслу? В данном случае исследователи дали человеческим клеткам после десятилетий спокойной жизни в трахее шанс перезагрузиться и найти способы создания новых структур и задач. «Мы хотели выяснить, на что способны клетки, помимо создания стандартных функций в организме», — сказала Гумусская, получившая степень в области архитектуры до того, как заняться биологией. «Путем перепрограммирования взаимодействия между клетками можно создавать новые многоклеточные структуры, аналогично тому, как камень и кирпич можно объединять в различные структурные элементы, такие как стены, арки или колонны». Исследователи обнаружили, что клетки не только могут создавать новые многоклеточные формы, но и могут перемещаться по-разному по поверхности человеческих нейронов, выращенных в лабораторной чашке, и стимулировать новый рост, чтобы заполнить пробелы, вызванные царапаньем слоя клеток. Как именно Антроботы стимулируют рост нейронов, пока неясно, но исследователи подтвердили, что нейроны росли под областью, покрытой кластерным собранием Антроботов, которое они назвали «суперботом». «Клеточные сборки, которые мы конструируем в лаборатории, могут обладать возможностями, выходящими за рамки того, что они делают в организме», — сказал Левин, который также является директором Центра открытий Аллена в Тафтсе и ассоциированным преподавателем Института Висса. «Удивительно и совершенно неожиданно, что нормальные клетки трахеи пациента, не изменяя свою ДНК, могут двигаться самостоятельно и стимулировать рост нейронов в области повреждения», — сказал Левин. «Сейчас мы изучаем, как работает механизм исцеления, и задаемся вопросом, что еще могут делать эти конструкции». К преимуществам использования человеческих клеток относится возможность создавать ботов из собственных клеток пациента для выполнения терапевтической работы без риска вызвать иммунный ответ или потребовать применения иммунодепрессантов. Они действуют всего несколько недель, прежде чем разрушаться, и поэтому могут легко повторно всасываться в организм после завершения своей работы. Кроме того, вне тела антропоботы могут выжить только в очень специфических лабораторных условиях, и нет риска заражения или непреднамеренного распространения за пределы лаборатории. Кроме того, они не размножаются, и у них нет генетических изменений, дополнений или удалений, поэтому нет риска их развития за пределами существующих мер безопасности. Как создаются антропоботы? Каждый Антробот начинается с одной клетки, полученной от взрослого донора. Клетки происходят с поверхности трахеи и покрыты волосообразными выступами, называемыми ресничками, которые колеблются взад и вперед. Реснички помогают клеткам трахеи выталкивать крошечные частицы, которые попадают в дыхательные пути легких. Мы все испытываем на себе работу мерцательных клеток, когда делаем последний шаг по удалению частиц и лишней жидкости посредством кашля или полоскания горла. Более ранние исследования других ученых показали, что когда клетки выращиваются в лаборатории, они спонтанно образуют крошечные многоклеточные сферы, называемые органоидами. Исследователи разработали условия роста, которые побуждали реснички располагаться наружу на органоидах. Через несколько дней они начали передвигаться, приводимые в движение ресничками, работающими как весла. Они отметили различные формы и типы движений — первую важную особенность платформы биоробототехники. Левин говорит, что если бы к Антроботам можно было бы добавить другие функции (например, предоставленные различными клетками), их можно было бы спроектировать так, чтобы они реагировали на окружающую среду, перемещались и выполняли функции в организме или помогали создавать в лаборатории искусственные ткани. Команда с помощью Саймона Гарнье из Технологического института Нью-Джерси охарактеризовала различные типы производимых антропоботов. Они заметили, что боты делятся на несколько отдельных категорий по форме и движению, размером от 30 до 500 микрометров (от толщины человеческого волоса до кончика заостренного карандаша), заполняя важную нишу между нанотехнологиями и более крупными инженерными устройствами. . Некоторые из них были сферическими и полностью покрыты ресничками, а некоторые имели неправильную форму или футбольную форму с более пятнистым покрытием ресничек или были просто покрыты ресничками с одной стороны. Они путешествовали по прямым линиям, двигались по узким кругам, комбинировали эти движения или просто сидели и извивались. Сферические, полностью покрытые ресничками, имели тенденцию быть вигглерами. Антроботы с неравномерно распределенными ресничками имели тенденцию двигаться вперед на более длинные отрезки по прямым или изогнутым траекториям. Обычно они выживали около 45–60 дней в лабораторных условиях, прежде чем подвергались естественному биоразложению. «Антроботы самособираются в лабораторной чашке», — сказала Гумуская, создавшая антропоботов. «В отличие от ксеноботов, им не нужны пинцеты или скальпели, чтобы пр...

Сообщает android-robot.com

 

Новость из рубрики: Технологии, Наука

 

Поделиться новостью:

 

Топ новости часа

• +278,83% (17400 пунктов) за 12 мес по паре GBP/USD — Тест стратегии форекс «ChaSyBi»...
• Чемпионат России. «Спартак» в гостях у «Оренбурга», «Динамо» против «Урала», ЦСКА сыграет с «Зенитом» в воскресенье...
• AMD рассказала о видеокартах следующего поколения. В интервью были затронуты в основном вопросы, связанные с ИИ в RDNA 4...
• Иск против «Барсы», допуск российских фехтовальщиков, задержан метатель банана, грант Навки, баттл Смородской и Заремы и другие новости...
• Hyundai Motor câștigă 2016 Kelley Blue Book Awards ca cea mai bună marcă de costuri de proprietate în ultimii 5 ani...
• Выставка мобильных технологий MWC продемонстрирует новые телефоны, искусственный интеллект и метавселенную...