Koniec operacji chirurgicznych? Bioroboty naprawiają tkanki wewnątrz ludzkiego ciała
Mikroskopijne bio roboty wykonane z ludzkich komórek pochodzących z tchawicy doprowadziły do tego, że uszkodzona tkanka nerwowa naprawiła się sama. Jak na razie żywa tkanka dokonała samo naprawy w eksperymencie laboratoryjnym.
Jeśli naukowcom uda się doprowadzić do tego, by bio roboty mogły wspomagać leczenie tkanek wewnątrz ciała, wiele chorób i urazów mogłoby być leczonych bez inwazyjnych metod chirurgicznych.
Mikroskopijne urządzenia mogłyby także przemierzać nasze organizmy wykrywając zmiany chorobowe jeszcze przed wystąpieniem objawów lub dostarczać precyzyjnie leki w wybrane miejsca. Mogłyby też dokonywać niektórych operacji, czyścić wewnętrzne ściany tętnic z osadów. Tak naprawdę liczba ich potencjalnych zastosowań jest równie bogata co stopień skomplikowania ludzkiego organizmu i procesów, które w nim zachodzą.
Wszystko zaczęło się od badania w 2020 r.
Wszystko zaczęło się od badania, którego wyniki zostały opublikowane w 2020 r. Jego autorami są naukowcy z amerykańskich placówek: Uniwersytetu Tufts oraz Uniwersytetu Stanowego Vermont. W badaniu naukowcy zebrali i pozwolili rozwinąć się komórkom ze skóry pochodzącej z embrionów żab, do momentu gdy te sformowały małe kulki. Następnie uformowali je w odpowiednie struktury zaprojektowane przez algorytmy komputerowe i dodali do nich warstwy komórek macierzystych serca.
W ten sposób powstały ksenoboty. To szczególny rodzaj organizmu stworzony sztucznie z komórek skóry i mięśnia sercowego żab w stadium blastuli. Ich rozmiar to z reguły 1 mm. Nazwa ksenobot pochodzi od gatunku żaby platany szponiastej (łac.: Xenopus laevis). To specyficzne twory zmontowane z komórek żaby, które mogą się poruszać i wykonywać zupełnie nowe czynności.
Jak określa je Joshua Bongard, naukowiec współkierujący omawianymi badaniami:
Nie są to ani tradycyjne roboty ani znane gatunki zwierząt. To nowa klasa maszyn będących jednocześnie maszynami. Żywymi i programowalnymi.
Więcej o najnowszych osiągnięciach medycyny przeczytasz tutaj:
Zamiast ksenobotów - anthroboty
Od 2020 r. naukowcy nie ustają w swoich badaniach. Do dziś zdołali rozwinęli swoje ksenoboty pod wieloma względami. Są szybsze, posiadają pamięć, a do ich budowy nie potrzeba już komórek serca. Najważniejsze osiągnięcie badaczy dotyczy jednak czego innego. Udało im się przekształcić ksenoboty w anthroboty, czyli maszyny zbudowane z ludzkich komórek.
Pomimo swoich możliwości ksenoboty posiadały bowiem jeden bardzo istotny mankament - jako twory z żabich komórek prawdopodobnie wywołałyby odpowiedź immunologiczną w ludzkim organizmie.
Anthroboty pochodzą z dorosłych ludzkich komórek, co oznacza, że do leczenia nimi konkretnego pacjenta można użyć jego własnych komórek i uniknąć wywołania odpowiedzi immunologicznej.
Jedna ze współautorek badania, biolożka syntetyczna, Gizem Gumuskaya mówi:
Anthroboty samoorganizują się w naczyniu laboratoryjnym. W przeciwieństwie do ksenobotów nie wymagają pęsety ani skalpela, aby nadać im kształt, a zamiast komórek embrionalnych możemy użyć dorosłych komórek - nawet komórek starszych pacjentów. Jest to rozwiązanie w pełni skalowalne. To oznacza, że możemy produkować całe roje tych robotów, co jest dobrym początkiem do opracowania narzędzia terapeutycznego.
Aby stworzyć anthrobota naukowcy pobrali pojedynczą komórkę z tchawicy człowieka. Następnie umieścili ją w środowisku przypominającym ludzką tchawicę i pozwolili jej rosnąć i rozmnażać się przez 2 tygodnie.
W ramach testu małych bio botów zespół z Uniwersytetu Tufts stworzył płaską dwuwymiarową warstwę neuronów, a następnie uszkodził ją metalowym pręcikiem. Na powstałej w ten sposób ranie umieścili gęste skupisko anthrobotów. Ku zaskoczeniu naukowców sama ich obecność zdawała się zachęcać tkankę do gojenia się.
Nowe neurony rosły tam, gdzie znajdowały się anthroboty. W szczelinach gdzie ich nie było taki proces nie nastąpił. To jasno sugeruje, że bio roboty mają wpływ na zachowanie i regenerację uszkodzonych tkanek.
Jak podsumował kierownik badania Michael Levin, dyrektor Centrum Biologii Regeneracyjnej i Rozwojowej na Uniwersytecie Tufts:
To fascynujące i zupełnie nieoczekiwane, że normalne komórki tchawicy pacjenta, bez modyfikowania ich DNA, mogą poruszać się samodzielnie i stymulować wzrost neuronów w obszarze uszkodzenia. Przyglądamy się teraz, jak działa mechanizm gojenia i zastanawiamy się, co jeszcze mogą zrobić te konstrukcje.
