Съвместните усилия на изследователи от университета “Тъфтс” и института “Уис” към Харвардския университет доведоха до новаторска разработка в областта на биотехнологиите. Те са създали миниатюрни биологични роботи, наречени “антроботи” с помощта на човешки трахеални клетки. Тези миниатюрни същества са способни да се движат по повърхности и да насърчават растежа на неврони в увредени области в лабораторни условия.
Тези клетъчни конструкции с размери от един човешки косъм до върха на наточен молив са проектирани да се сглобяват сами. Тяхната лечебна способност върху други клетки бележи значителен напредък в амбицията на изследователите да използват биороботи, получени от пациенти, за регенеративна медицина, лечение и терапия на болести.
Това нововъведение се основава на предишна работа в университета „Тъфтс” и университета във Върмонт, където многоклетъчни биологични роботи, или „ксеноботи“, бяха създадени от клетки на ембрион на жаба. Тези ксеноботи демонстрираха способности като навигация, събиране на материали, записване на информация, самовъзстановяване и ограничено възпроизвеждане.
Не е сигурно обаче дали тези способности са уникални за клетките, получени от земноводни, или могат да бъдат възпроизведени с клетки от други видове. Последното проучване, публикувано в Advanced Science, разкрива ключово откритие на Майкъл Левин, професор по биология в „Тъфтс”, и докторанта Гизем Гюмуская. Те откриват, че възрастни човешки клетки, без никакви генетични модификации могат да образуват ботове, които проявяват функционалности, превъзхождащи тези на ксеноботите.
Това изследване започва да разкрива принципите, управляващи клетъчното сглобяване и сътрудничество в организма, като изследва потенциала на клетките да образуват нови многоклетъчни структури и функции, когато са преконфигурирани.
Забележително е, че тези човешки клетки, които някога са били част от трахеята, са получили нов живот, образувайки разнообразни форми и движения. Гюмуская, която има опит в архитектурата, сравнява това с подреждането на камъни и тухли в различни архитектурни елементи. Тези новообразувани клетъчни сглобки не само създават различни форми, но и се движат по уникален начин по повърхността на лабораторно отгледани човешки неврони, стимулирайки растежа в областите, увредени от надраскване.
Точният механизъм, по който антроботите подпомагат растежа на невроните, остава неясен. Въпреки това изследователите наблюдават значителен растеж на невроните под областите, в които има антроботи, особено групирани образувания, наречени „суперботи“.
Левин подчертава интригуващата и неочаквана природа на тези клетъчни сглобки, образувани от немодифицирани пациентски трахеални клетки, в тяхната способност да се движат автономно и да подпомагат растежа на невроните в увредени области. Сега екипът проучва как протичат тези оздравителни процеси и пълния спектър от възможности на тези клетъчни конструкции.
Едно от основните предимства на използването на човешки клетки за конструирането на тези ботове е премахването на рисковете от имунен отговор, което ги прави подходящи за терапевтични приложения, използващи собствените клетки на пациента. Освен това антроботите имат ограничен живот от няколко седмици, което позволява естественото им резорбиране в организма след лечението.
По отношение на безопасността антроботите са ограничени до специфични лабораторни условия, което елиминира риска от непреднамерено излагане или разпространение извън лабораторната среда. Освен това те не са репродуктивни и нямат генетични модификации, което гарантира, че ще останат в контролирани граници.
Създаване на антроботи: Клетъчна симфония
Всеки антробот започва като единична ресничеста трахеална клетка с власинки, които позволяват движение, подобно на греблата. Когато се култивират при специфични условия, тези клетки спонтанно образуват многоклетъчни сфери или органоиди. Изследователите наблюдават различни форми и движения сред тези органоиди, което е ключова характеристика на тази биотехнологична платформа.
Екипът, включващ Саймън Гарние от Технологичния институт в Ню Джърси, категоризира тези антроботи въз основа на техните форми и движения. Те отбелязаха, че ботовете попадат в отделни категории, като размерът им варира от 30 до 500 микрометра. Някои от тях са сферични и покрити с реснички, докато други са с неправилна форма и различно покритие с реснички, като показват различни модели на движение.
Гюмуская подчертава простотата на производството на антроботи, които се формират по естествен начин в лабораторни блюда, без да е необходимо физическо манипулиране. Тя е от решаващо значение за потенциални терапевтични приложения.
Бъдещето на лечението
За да проучат терапевтичния потенциал на антроботите, Левин и Гюмуская провеждат експерименти с човешки неврони. Те създават изкуствена „рана“ в слой от неврони и наблюдават, че присъствието на антроботи, особено в гъсти клъстери или „суперботи“, значително насърчава възстановяването на невроните.
Изследователите предвиждат множество приложения на антроботите, включително изчистване на артериални плаки, поправяне на нервни увреждания, насочване към ракови клетки и доставяне на лекарства. Те си представят, че тези роботи не само помагат при заздравяването на тъканите, но и прилагат регенеративни лечения.
Борис АЛЕКСАНДРОВ
