Badania sugerują, że roboty biologiczne stworzone z własnych komórek pacjenta mogą się poruszać, aby leczyć i regenerować uszkodzoną tkankę.

Małe wielokomórkowe „Antroboty” utworzone z komórek nabłonkowych tchawicy można stymulować do poruszania się i gojenia „ran” powstałych w komórkach nerwowych hodowanych w laboratorium.

Rzęski na komórkach, które tradycyjnie przenoszą śluz, drobnoustroje i cząsteczki w górę i na zewnątrz dróg oddechowych, przystosowały się w określonych warunkach wzrostu do działania jak „wiosła” w celu napędzania komórek.

Odkrycia pokazują, że zmiana środowiska komórkowego może stworzyć nowe struktury wykazujące nieoczekiwane zachowania bez modyfikacji genetycznych. Wyniki publikowane są w czasopiśmie Zaawansowana nauka.

Badacz Michael Levin, profesor biologii na Uniwersytecie Tufts, zwrócił uwagę, że zespoły komórkowe skonstruowane w laboratorium mają możliwości wykraczające poza to, co mogą zrobić w organizmie.

„To fascynujące i całkowicie nieoczekiwane, że normalne komórki tchawicy pacjenta, bez modyfikowania swojego DNA, mogą poruszać się samodzielnie i pobudzać wzrost neuronów w obszarze uszkodzenia” – powiedział.

„Teraz przyglądamy się, jak działa mechanizm uzdrawiania i zadajemy sobie pytanie, co jeszcze mogą zrobić te konstrukty”.

Odkrycia są następstwem wcześniejszych badań Levina i zespołu, które zaowocowały stworzeniem pierwszych, w pełni funkcjonalnych biobotów. Te „ksenoboty”, stworzone z komórek żab, mogły współpracować przy przenoszeniu gruzu, poruszaniu się korytarzami i kopiowaniu się w ograniczonym zakresie.

W bieżącym badaniu naukowcy hodowali pojedynczą komórkę z ludzkiego płuca w macierzy pozakomórkowej przez dwa tygodnie, a następnie przenieśli ją do środowiska o minimalnej lepkości.

W rezultacie powstał zbiór komórek, które spontanicznie zorganizowały się w małe wielokomórkowe kule zwane organoidami.

Te wielokomórkowe bioboty w kształcie sferoidy miały wielkość od 30 do 500 mikronów, z rzęskami skierowanymi na zewnątrz, które napędzały komórki.

Antroboty wykazywały różnorodne zachowanie, poruszając się z prędkością od 5 do 50 mikronów na sekundę, a wzorce ich ruchliwości sięgały od ciasnych pętli po linie proste.

Kiedy antroboty poruszały się po zadrapaniach w warstwie ludzkich neuronów w skupionym zespole, który naukowcy nazwali „superbotem”, były w stanie pobudzić nowy wzrost i wypełnić luki powstałe w wyniku uszkodzeń.

Komórki żyły od 45 do 60 dni i były w stanie przetrwać jedynie w określonych warunkach, zapobiegając ich niezamierzonemu rozprzestrzenieniu się poza laboratorium.

Antroboty nie były w stanie się rozmnażać i nie miały żadnych dodatków ani delecji genetycznych, co dodatkowo zabezpieczało ich wykorzystanie.

Ich zdolność do wytwarzania z własnych komórek pacjenta, bez odpowiedzi immunologicznej, oraz łatwa resorpcja dodatkowo zwiększają korzyści z ich stosowania w interwencjach terapeutycznych.

„W przeciwieństwie do ksenobotów, do nadania im kształtu nie wymagają pęsety ani skalpela, a zamiast komórek embrionalnych możemy wykorzystać dorosłe komórki – nawet komórki pochodzące od starszych pacjentów” – wyjaśnił badacz Gizem Gumuskaya, doktorant w Tufts, który stworzył Anthroboty .

„Jest w pełni skalowalny — możemy równolegle produkować roje tych botów, co stanowi dobry początek opracowania narzędzia terapeutycznego”.