科學(xué)家用人類細(xì)胞制成微型“機(jī)器人”，或可治愈受損神經(jīng)元

科學(xué)家們研發(fā)出了一種新型的“微型人體細(xì)胞機(jī)器人”，名為“Anthrobots”。這種“機(jī)器人”無(wú)需進(jìn)行基因改造，就可以實(shí)現(xiàn)自我組裝、移動(dòng)，并且將其添加到受傷的神經(jīng)元中時(shí)，它們還可以幫助神經(jīng)元進(jìn)行自我修復(fù)。該研究于11月30日發(fā)表于《先進(jìn)科學(xué)》（Advanced Science）雜志。

研究人員表示，“Anthrobots”是用人類氣管細(xì)胞制造的，將來(lái)可能會(huì)用于個(gè)性化醫(yī)療，有望發(fā)現(xiàn)癌癥、修復(fù)受損組織，甚至清除血管中的斑塊。

美國(guó)塔夫茨大學(xué)（Tufts University）的發(fā)育生物學(xué)家邁克爾?萊文（Michael Levin）領(lǐng)導(dǎo)了這項(xiàng)研究，他和他的團(tuán)隊(duì)曾在四年前創(chuàng)造了首批名為“Xenobots”的微型機(jī)器人，他們將非洲爪蛙胚胎的心臟和皮膚細(xì)胞“縫合”在一起，創(chuàng)造了一種帶有纖毛的類器官，纖毛是能夠來(lái)回移動(dòng)的細(xì)小毛發(fā)，使其能夠爬行和游動(dòng)。

但這些“異種機(jī)器人”的醫(yī)學(xué)應(yīng)用有限，因?yàn)樗鼈儾皇菑娜祟惣?xì)胞中提取的，而且它們必須被手動(dòng)塑造成所需的形狀。

萊文的研究生吉澤姆?古姆斯卡婭（Gizem Gumuskaya）利用成人氣管細(xì)胞制造了新一代的“機(jī)器人”，研究人員希望氣管細(xì)胞的纖毛作為微小的“槳”，幫助“機(jī)器人”移動(dòng)。古姆斯卡婭解釋稱，之所以選用氣管細(xì)胞，是因?yàn)檫@些細(xì)胞相對(duì)比較容易獲得，且有助于研究肺部疾病。

萊文和他的團(tuán)隊(duì)在凝膠中培養(yǎng)了人類氣管皮膚細(xì)胞的球狀體兩周，然后將這些細(xì)胞團(tuán)移走，在粘度較低的溶液中培養(yǎng)一周。這導(dǎo)致細(xì)胞上稱為纖毛的微小毛發(fā)移動(dòng)到球狀體外部而不是內(nèi)部。研究人員發(fā)現(xiàn)，由此產(chǎn)生的每個(gè)“Anthrobots”都含有幾百個(gè)細(xì)胞，它們經(jīng)常以幾種模式中的一種游動(dòng)，有的呈直線游動(dòng)，有的按照?qǐng)A圈或弧線的軌跡游動(dòng)，有的則混亂地移動(dòng)。

為了測(cè)試這些“Anthrobots”的治療潛力，萊文和他的同事們將幾個(gè)“Anthrobots”放在一個(gè)小盤(pán)子里。在那里，這些“機(jī)器人”融合在一起，形成了一個(gè)“超級(jí)機(jī)器人”（superobot），研究人員將其放置在被劃傷的神經(jīng)組織的表層。三天之內(nèi)，受損的神經(jīng)元完全愈合。

“這是令人驚訝的，”古姆斯卡婭說(shuō)，“因?yàn)椤瓵nthrobots’細(xì)胞能夠在不需要任何遺傳修飾的情況下執(zhí)行修復(fù)功能。”

據(jù)美國(guó)有線電視新聞網(wǎng)報(bào)道，萊文和古姆斯卡婭稱，這項(xiàng)研究目前還處于早期階段，其目的是探索這種“機(jī)器人”是否能應(yīng)用于醫(yī)療領(lǐng)域。他們驚訝地看到“Anthrobots”有助于修復(fù)神經(jīng)元受損區(qū)域，但目前不清楚愈合的機(jī)制。

德國(guó)弗萊堡大學(xué)（AlbertLudwigsUniversit?t Freiburg）互動(dòng)材料和仿生技術(shù)中心的法爾克·陶伯（Falk Tauber）表示，這項(xiàng)研究為未來(lái)使用“生物機(jī)器人”實(shí)現(xiàn)不同功能提供了基礎(chǔ)。

萊文表示，他不認(rèn)為這些“機(jī)器人”會(huì)造成任何安全和道德問(wèn)題。“這些機(jī)器人不是由人體胚胎制成的，也沒(méi)有涉及到任何形式的基因改造。它們的生存環(huán)境也非常有限，不可能在實(shí)驗(yàn)室之外生存。此外，它們有自然壽命，一般會(huì)在數(shù)周后自行降解。”

據(jù)《科學(xué)美國(guó)人》報(bào)道，這項(xiàng)研究引發(fā)爭(zhēng)議。英國(guó)愛(ài)丁堡大學(xué)（The University of Edinburgh）的發(fā)育生物學(xué)家杰米·戴維斯（Jamie Davies）表示，一旦球狀體從凝膠基質(zhì)中釋放出來(lái)，纖毛就會(huì)跳動(dòng)，這幾乎是不可避免的。這只是牛頓力學(xué)，純粹是一個(gè)偶然的函數(shù)，“我看不出這些纖毛揮舞的細(xì)胞團(tuán)如何配得上‘機(jī)器人’這個(gè)詞。”

萊文和他的同事認(rèn)為，無(wú)論有沒(méi)有基因工程，用人體自身組織制造的“Anthrobots”可以用來(lái)清理動(dòng)脈、分解黏液或運(yùn)送藥物。通過(guò)結(jié)合幾種細(xì)胞類型和探索其他刺激因素，也有可能開(kāi)發(fā)出由生物材料制成的“生物機(jī)器人”，它們?cè)诳沙掷m(xù)地構(gòu)建和探索細(xì)胞的外層空間方面具有潛力。

“一旦我們了解了細(xì)胞群體愿意和能夠做什么，就可以開(kāi)始控制它，不僅是為了獨(dú)立的‘機(jī)器人’，而且是為了再生醫(yī)學(xué)，包括重新長(zhǎng)出四肢。” 萊文說(shuō)。

參考文獻(xiàn)：

1. https://www.nature.com/articles/d4158602303777x

2. https://www.nature.com/articles/d4158602303777x

3. https://edition.cnn.com/2023/11/30/world/livingrobotsfromhumancellsscn/index.html

4. https://www.scientificamerican.com/article/robotsmadefromhumancellscanmoveontheirownandhealwounds/