人類細胞造出了微型生物機器人

一個由幾百個細胞構成的生物機器人Anthrobot。機器人可以從一個成年人的細胞中創造出來,而且還無需任何基因改造,這意味著什麼?

一個由幾百個細胞構成的生物機器人Anthrobot。圖片來源:《自然》網站

【今日視點】

◎本報記者張夢然

機器人可以從一個成年人的細胞中創造出來,而且還無需任何基因改造,這意味著什麼?

對無數患者來說,這意味著從他們自身衍生出的生物機器人,可以幫助他們恢復健康、癒合創傷、治療疾病,這是醫療工具研發史上一個嶄新的起點。

現在,美國塔夫茨大學和哈佛大學研究人員已經成功利用人類氣管細胞,創建了一種微型生物機器人Anthrobot。它不但可在神經元表面移動,還能使實驗室培養皿中的受損神經元恢復生長。

這種多細胞機器人的大小,從人類頭髮的寬度到削尖的鉛筆尖不等,可自行組裝,並顯示出對其他細胞的顯著治療效果。

發表於《先進科學》雜誌的這項研究成果,回答了更為廣泛的醫學問題:控制細胞在體內組裝和協同工作的規則是什麼?細胞是否可在自然生長環境中遵照不同的“身體計畫”重新組合,從而執行其他功能?

人類細胞機器人,神秘又安全

研究人員吉澤姆·古姆斯卡婭認為,通過重新程式設計細胞之間的相互作用,可創建新的多細胞結構,類似於石頭和磚塊可排列成不同的結構,如牆壁、拱門或柱子。他們發現,這些細胞不僅會創造多細胞形狀,而且能激發新的生長來填補因劃傷細胞層而造成的間隙。

有意思的是,Anthrobot怎樣做到這一點的,科學家尚不清楚,但他們看到了神經元確實生長在Anthrobot集羣組裝所覆蓋的區域下。

使用人類細胞的優點非常明顯。首先,由患者自身細胞構建的機器人,執行治療任務不會引發免疫反應或承受免疫抑制劑風險;其次,它們只持續幾周就會分解,囙此在工作完成後很容易就被重新吸收到體內。

而在體外,Anthrobot只能在特定實驗室條件下生存,沒有暴露或意外傳播到實驗室外的風險。它們不會繁殖,也沒有經過基因編輯、添加或删除,沒有超出現有保障措施的風險。

人類細胞機器人如何生長

每個Anthrobot最初都是一個細胞,來自成年供體。這些細胞來自氣管表面,覆蓋著纖毛,可來回擺動。纖毛幫助氣管細胞排出微小的顆粒,這些顆粒進入肺部的氣道,人體通過咳嗽或清嗓子排出顆粒和多餘液體,都需要纖毛細胞的幫助。早期研究表明,當細胞在實驗室生長時,它們會自發形成稱為類器官的微小多細胞球體。

此次,研究人員開發了纖毛在類器官上朝外生長的條件。幾天之內,它們開始“四處走動”,由纖毛驅動,就像槳一樣。團隊注意到了不同的運動形狀和類型,這是生物機器人平臺的首個重要特徵。

這些創建出來的不同類型的Anthrobot,有些是球形的,完全被纖毛覆蓋;有些是不規則的,纖毛覆蓋得更斑駁,或者只是在一側覆蓋著纖毛。

Anthrobot在實驗室培養皿中可以自我組裝,並不需要鑷子或手術刀來塑造它們。研究人員可使用成體細胞,甚至是來自老年患者的細胞,而不是胚胎細胞來培養。它們還是完全可擴展的,人們可並行創建成群的機器人。

小小治療師,繪製新藍圖

古姆斯卡婭解釋說,細胞具有與生俱來的能力,能以某些基本管道自組裝成更大的結構。這些細胞可形成片層、折疊形狀、球體,可按類型分類和分離、融合在一起,甚至移動。

與那些“無生命磚塊”的兩個重要區別是,細胞可相互交流並動態地創建這些結構,並且每個細胞都具有許多功能,例如運動、分泌分子、檢測訊號等。

確切來說,人們不是“發現”了它們,人們只是在弄清楚如何結合這些元素來創造新的生物“身體計畫”和功能,而這與自然界中發生的有很大不同。

研究人員稱,生物機器人的下一步開發將會帶來其他應用,包括清除動脈粥樣硬化患者動脈中的斑塊、修復脊髓或視網膜神經損傷、識別細菌或癌細胞,或將藥物輸送到目標組織。從理論上講,Anthrobot不但可幫助癒合組織,還能向受損部位提供促進再生的藥物。

資料標籤:
本文標題: 人類細胞造出了微型生物機器人
永久網址: https://www.laoziliao.net/doc/1701857872946958
相关資料
蛋白質折疊的細胞密碼破解
科技日報北京12月5日電(記者張夢然)人們通常認為,疾病是由异物(細菌或病毒)入侵人體引起的,但影響人類的數百種疾病,其實是由細胞蛋白質生成錯誤引起的。美國麻塞諸塞大學阿默斯特分校領導的團隊最近利用尖端科技,破解了基於碳水化合物的程式碼,該
標籤:
太空聞起來是什麼味道
科技日報北京12月5日電(記者劉霞)據美國趣味科學網站4日報導,當太空人經過“太空漫步”返回地球後,他們經常描述稱,在太空聞到了類似於燒焦的牛排和燃燒後的火藥的味道。為什麼外太空聞起來有股特殊的燒焦味?
標籤:
氣候變化引發三大健康危機
稍早時間出版的《柳葉刀·健康和氣候變化倒計時2023》發佈報告稱,氣候變化正使人們的健康狀況惡化,甚至奪走人們的生命。鑒於此,12月3日,在迪拜舉行的《聯合國氣候變化框架公約》第二十八次締約方大會(COP28)專門討論了氣候變化對健康的影響
標籤:
超聲波無痛無針注射疫苗
科技日報北京12月5日電(記者張夢然)英國牛津大學生物醫學工程研究所研究人員正在探索一種通過超聲波無痛、無針注射疫苗的新方法。他們於12月4日至8日舉辦的2023年雪梨聲學大會分享了這一前景廣闊的科技的最新進展。
標籤: