Крошечные живые роботы из человеческих клеток удивили ученых

Команда из Университета Тафтса и Института Висса Гарвардского университета окрестила эти творения антропороботами. Исследование основано на более ранней работе некоторых из тех же ученых, которые создали первых живых роботов, или ксеноботов, из стволовых клеток, полученных из эмбрионов африканской когтистой лягушки (Xenopus laevis).

“Некоторые люди думали, что особенности ксеноботов во многом зависят от того факта, что они являются эмбрионами и амфибиями, - говорит автор исследования Майкл Левин, профессор биологии. – Я не думаю, что это имеет какое-либо отношение к тому, чтобы быть эмбрионом. Это не имеет никакого отношения к тому, чтобы быть лягушкой. Я думаю, что это гораздо более общее свойство живых существ. Мы не осознаем всех возможностей, которыми обладают клетки нашего собственного тела”.

По словам Левина, при жизни антропороботы не были полноценными организмами, потому что у них не было полного жизненного цикла: “Это напоминает нам о тех жестких бинарных категориях, с которыми мы оперировали: это робот, это животное, это машина? Такого рода вещи служат нам не очень хорошо. Нам нужно выйти за рамки этого”.

Исследование было опубликовано в четверг в журнале Advanced Science.

Ученые использовали клетки взрослого человека из трахеи, или дыхательного горла, от анонимных доноров разного возраста и пола, сообщает CNN. Исследователи сосредоточились на этом типе клеток, потому что к ним относительно легко получить доступ из-за работы над Covid-19 и заболеваниями легких и, что более важно, из-за функции, которая, по мнению ученых, сделает клетки способными к движению, рассказывает соавтор исследования Гизем Гумуская, докторант университета Тафтса.

Клетки трахеи покрыты волоскоподобными выступами, называемыми ресничками, которые колеблются взад и вперед. Обычно они помогают клеткам трахеи выталкивать крошечные частицы, которые попадают в дыхательные пути легких. Более ранние исследования также показали, что клетки могут образовывать органоиды — скопления клеток, широко используемые для исследований.

Гизем Гумуская поэкспериментировала с химическим составом условий роста клеток трахеи и нашла способ заставить реснички на органоидах быть обращенными наружу. Как только она нашла подходящую матрицу, органоиды через несколько дней стали подвижными, а реснички действовали немного как весла.

“Ничего не произошло в первый, второй, четвертый или пятый день, но, как обычно бывает в биологии, примерно на седьмой день произошел быстрый переход, - сказала она. – Это было похоже на распускающийся цветок. К седьмому дню реснички раскрылись и оказались снаружи. В нашем методе каждый антропоробот вырастает из одной клетки”.

Именно эта самосборка делает их уникальными, отмечает CNN. Биологические роботы были созданы другими учеными, но они были сконструированы вручную, путем изготовления формы и посева клеток для жизни поверх нее, говорит Майкл Левин.

Антропороботы, созданные командой, не были идентичными. Некоторые из них были сферическими и полностью покрыты ресничками, в то время как другие по форме больше напоминали футбольный мяч и были покрыты ресничками неравномерно. Они также двигались по—разному - некоторые прямыми линиями, некоторые узкими кругами, в то время как другие сидели вокруг и шевелились, согласно пресс-релизу об исследовании. Они выживали до 60 дней в лабораторных условиях.

Эксперименты, описанные в этом последнем исследовании, находятся на ранней стадии, но цель состоит в том, чтобы выяснить, могут ли антропороботы иметь медицинское применение, рассказали Левин и Гумуская. Чтобы понять, возможно ли такое применение, исследователи изучили, способны ли антропороботы перемещаться по человеческим нейронам, выращенным в лабораторной чашке, которая была “поцарапана”, чтобы имитировать повреждение.

Ученые были удивлены, увидев, что антропороботы стимулировали рост поврежденной области нейронов, хотя исследователи пока не понимают механизм заживления, отмечается в исследовании.

Фальк Таубер, руководитель группы во Фрайбургском центре интерактивных материалов и биоинспирированных технологий при Университете Фрайбурга в Германии, сказал, что это исследование заложило основу для будущих усилий по использованию биороботов для различных функций и созданию их в различных формах. Таубер, который не принимал участия в исследовании, сказал, что антропороботы демонстрировали “удивительное поведение”, в частности, когда они перемещались поперек — и в конечном счете закрывали — царапины в нейронах человека. Он подчеркнул, что способность создавать эти структуры из собственных клеток пациента предполагает разнообразные применения как в лаборатории, так и, возможно, в конечном счете, у людей.

Профессор Левин отмечает, что, по его мнению, антропороботы не представляют каких-либо этических проблем или проблем безопасности. По его словам, они не сделаны из человеческих эмбрионов, исследования которых строго ограничены, и не генетически модифицированы каким-либо образом.

“У них очень ограниченная среда, в которой они живут, поэтому нет никакой возможности, что они каким-то образом выберутся или будут жить за пределами лаборатории. Они не могут жить вне этой очень специфической среды, - сказал он. – У них естественный срок службы, поэтому через несколько недель они просто плавно разлагаются”.