作者:李周亮 曹年润 来源:澎湃新闻 发布时间:2023/12/4 12:26:13
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科学家用人类细胞制成微型“机器人”,或可治愈受损神经元

 

“一旦我们了解了细胞群体愿意和能够做什么,就可以开始控制它,不仅是为了独立的‘机器人’,而且是为了再生医学,包括重新长出四肢。”

科学家们研发出了一种新型的“微型人体细胞机器人”,名为“Anthrobots”。这种“机器人”无需进行基因改造,就可以实现自我组装、移动,并且将其添加到受伤的神经元中时,它们还可以帮助神经元进行自我修复。该研究于11月30日发表于《先进科学》(Advanced Science)杂志。

研究人员表示,“Anthrobots”是用人类气管细胞制造的,将来可能会用于个性化医疗,有望发现癌症、修复受损组织,甚至清除血管中的斑块。

美国塔夫茨大学(Tufts University)的发育生物学家迈克尔?莱文(Michael Levin)领导了这项研究,他和他的团队曾在四年前创造了首批名为“Xenobots”的微型机器人,他们将非洲爪蛙胚胎的心脏和皮肤细胞“缝合”在一起,创造了一种带有纤毛的类器官,纤毛是能够来回移动的细小毛发,使其能够爬行和游动。

但这些“异种机器人”的医学应用有限,因为它们不是从人类细胞中提取的,而且它们必须被手动塑造成所需的形状。

莱文的研究生吉泽姆?古姆斯卡娅(Gizem Gumuskaya)利用成人气管细胞制造了新一代的“机器人”,研究人员希望气管细胞的纤毛作为微小的“桨”,帮助“机器人”移动。古姆斯卡娅解释称,之所以选用气管细胞,是因为这些细胞相对比较容易获得,且有助于研究肺部疾病。

莱文和他的团队在凝胶中培养了人类气管皮肤细胞的球状体两周,然后将这些细胞团移走,在粘度较低的溶液中培养一周。这导致细胞上称为纤毛的微小毛发移动到球状体外部而不是内部。研究人员发现,由此产生的每个“Anthrobots”都含有几百个细胞,它们经常以几种模式中的一种游动,有的呈直线游动,有的按照圆圈或弧线的轨迹游动,有的则混乱地移动。

为了测试这些“Anthrobots”的治疗潜力,莱文和他的同事们将几个“Anthrobots”放在一个小盘子里。在那里,这些“机器人”融合在一起,形成了一个“超级机器人”(superobot),研究人员将其放置在被划伤的神经组织的表层。三天之内,受损的神经元完全愈合。

“这是令人惊讶的,”古姆斯卡娅说,“因为‘Anthrobots’细胞能够在不需要任何遗传修饰的情况下执行修复功能。”

据美国有线电视新闻网报道,莱文和古姆斯卡娅称,这项研究目前还处于早期阶段,其目的是探索这种“机器人”是否能应用于医疗领域。他们惊讶地看到“Anthrobots”有助于修复神经元受损区域,但目前不清楚愈合的机制。

德国弗莱堡大学(Albert-Ludwigs-Universit?t Freiburg)互动材料和仿生技术中心的法尔克·陶伯(Falk Tauber)表示,这项研究为未来使用“生物机器人”实现不同功能提供了基础。

莱文表示,他不认为这些“机器人”会造成任何安全和道德问题。“这些机器人不是由人体胚胎制成的,也没有涉及到任何形式的基因改造。它们的生存环境也非常有限,不可能在实验室之外生存。此外,它们有自然寿命,一般会在数周后自行降解。”

据《科学美国人》报道,这项研究引发争议。英国爱丁堡大学(The University of Edinburgh)的发育生物学家杰米·戴维斯(Jamie Davies)表示,一旦球状体从凝胶基质中释放出来,纤毛就会跳动,这几乎是不可避免的。这只是牛顿力学,纯粹是一个偶然的函数,“我看不出这些纤毛挥舞的细胞团如何配得上‘机器人’这个词。”

莱文和他的同事认为,无论有没有基因工程,用人体自身组织制造的“Anthrobots”可以用来清理动脉、分解黏液或运送药物。通过结合几种细胞类型和探索其他刺激因素,也有可能开发出由生物材料制成的“生物机器人”,它们在可持续地构建和探索细胞的外层空间方面具有潜力。

“一旦我们了解了细胞群体愿意和能够做什么,就可以开始控制它,不仅是为了独立的‘机器人’,而且是为了再生医学,包括重新长出四肢。” 莱文说。

参考文献:

1. https://www.nature.com/articles/d41586-023-03777-x

2. https://www.nature.com/articles/d41586-023-03777-x

3. https://edition.cnn.com/2023/11/30/world/living-robots-from-human-cells-scn/index.html

4. https://www.scientificamerican.com/article/robots-made-from-human-cells-can-move-on-their-own-and-heal-wounds/

 
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