Предыдущие исследования использовали клетки эмбрионов лягушки для создания биороботов (ксеноботов), однако ученые из Университета Тафтса и Института Висса в Гарварде пошли дальше и попытались сгенерировать биороботов из клеток трахеи человека.
Оказалось, что такие биороботы могут двигаться самостоятельно и стимулировать заживление поврежденных нейронов без генетических модификаций и с расширенными возможностями.
«Мы хотели исследовать, что могут делать клетки, кроме стандартных функций в организме», — сказала Гизем Гумуская, ведущий автор исследования. «Путем перепрограммирования взаимодействия между клетками можно создать новые многоклеточные структуры, подобно тому, как камень и кирпич могут быть организованы в стены».
Исследователи взяли клетки трахеи человека и разработали новый протокол, который использовал способность бронхиальных эпителиальных клеток-предшественников образовывать многоклеточные сфероиды с ресничками — микроскопическими структурами, похожими на волоски, которые вибрируют, чтобы двигаться. Процесс модифицировали и получили структуры уже извне, а не внутри.
Через несколько дней новые клетки, которые исследователи назвали «антроботами» начали двигаться с помощью ресничек. Когда они выросли от 30 до 500 микрон, некоторые имели сферическую форму и были полностью покрыты ресничками, тогда как другие имели неправильную форму с частичным покровом. Распределение ресничек определяло то, как биороботы двигались — прямым или извилистым путем.
В лабораторных условиях антроботы обычно жили от 45 до 60 дней, прежде чем естественным образом биодеградировали.
«В отличие от ксеноботов, антроботам не нужны пинцеты или скальпели для придания формы, они «самособираются». И мы можем использовать взрослые клетки – даже клетки пожилых пациентов – вместо эмбриональных клеток».
Далее исследователи вырастили 2D-слой человеческих нейронов в лабораторной посуде и немного поцарапали его, чтобы создать «рану», лишенную клеток. Они поместили в тарелку рой антроботов и наблюдали, как они двигаются по поверхности нейронов. Боты стимулировали рост, восполняя пробел, вызванный раной, и создали мост из нейронов такой же толщины, как здоровые клетки. В ране, где отсутствовали антроботы, нейроны не росли.
Преимуществом использования человеческих клеток является возможность создания ботов из собственных клеток пациента для выполнения терапевтической работы без запуска иммунного ответа или потребности в лечении иммунодепрессантами.
В будущем биороботы смогут чистить артерии от бляшек, восстанавливать повреждения спинного мозга или нервов сетчатки, распознавать бактерии или раковые клетки, или доставлять лекарства в целевые ткани. Теоретически антроботы могут помочь залечить ткани, доставляя прорегенеративные препараты.
Исследование было опубликовано в журнале Advanced Science.
Источник: New Atlas