În viitor, medici moleculari construiți din propriile celule ale unui pacient ar putea depista cancerul, repara țesuturile lezate și chiar elimina placa de pe vasele de sânge. Cercetătorii au făcut acum un pas către această viziune: au convins celulele traheale să formeze grupuri coordonate numite organoide, care se pot propulsa cu ajutorul unor apendice mici. Atunci când au fost adăugate la neuroni răniți în laborator, acești „antroroboți” au ajutat neuronii să se repare.
Michael Levin, biolog la Universitatea Tufts și liderul noului studiu, a creat primii „roboți vii” acum 4 ani. El și colegii săi au folosit celule embrionare de inimă și piele de la broasca africană cu gheare pentru a crea un organoid cu cili, mici fire care se mișcă înainte și înapoi, permițându-i, astfel, să se deplaseze. „Levin a demonstrat că celulele pot fi instruite să facă ceva ce nu ar fi făcut niciodată ele singure”, spune Ron Weiss, biolog la Massachusetts Institute of Technology.
A fost un prim pas bun, dar sistemul imunitar uman ar respinge astfel de roboți bazați pe amfibieni. Prin urmare, într-un nou studiu, studenta de doctorat a lui Levin, Gizem Gumuskaya, a început cu celulele care căptușesc traheea umană adultă. Aceste celule au și cili, iar cercetătorii sperau să folosească apendicele ca vâsle mici pentru a propulsa și mișca organoidele.
Gumuskaya a plasat celule individuale traheale într-o structură 3D, realizată din țesut de șobolan, care seamănă cu mediul din traheea umană. După două săptămâni, celulele s-au înmulțit și au format sfere mici, dar ciliile lor erau în interiorul acestor sfere, fiind, astfel, inutile pentru deplasare. Așadar, cercetătorii au imersat celulele într-un baie specială, cu proprietăți lichide care le-au determinat să-și îndrepte ciliile în afară.
Organoidele rezultate diferă în mărime și formă, în ciuda faptului că au același ADN. Acestea pot fi rotunde sau alungite și pot consta într-un număr cuprins între 100 și 1.000 de celule. (Cea mai mare dintre ele are aproximativ dimensiunea unei semințe de mac.) Ciliile lor pot fi răspândite pe întreaga suprafață exterioară sau grupate în pete discrete. “Ca și amprentele digitale, nu există două la fel”, spune Gumuskaya. Ea și Levin cred că aceste caracteristici depind în mare măsură de locul în care celulele se așază în matrice și cât de apoasă este baia lichidă.
Forma, dimensiunea și plasarea ciliilor ajută la a putea determina dacă organoidul se mișcă în linie dreaptă, în cerc sau pur și simplu se zbate. Pentru a afla dacă acești antroroboți ar putea interacționa cu țesutul uman, echipa lui Levin a folosit o metodă bine stabilită pentru a evalua vindecarea rănilor în sistemul nervos. Cercetătorii cresc un strat de celule nervoase într-o cutie de laborator și le „rănesc”, zgâriind stratul. Când Gumuskaya a adăugat grupuri de antroroboți în această cutie de laborator, organoidele s-au deplasat de-a lungul și în josul zgârieturii. Apoi, spre surprinderea ei, s-a format un pod de țesut nervos peste zgârietură, acolo unde „roboții vii” s-au așezat, vindecând leziunea. Substanțele neviabile, cum ar fi amidonul sau siliconul, nu au avut un astfel de efect asupra zgâieturii, spune Levin. El crede că antroroboții au ajutat celulele nervoase de pe o parte a zgârieturii să simtă unde se afla cealaltă parte, astfel încât să poată iniția o nouă creștere. Lucrarea a fost finanțată parțial de un startup biotehnologic numit Astonishing Labs, care își propune să exploateze tehnologia pentru tratarea bolilor neurologice și a leziunilor nervilor și măduvei spinării. Partenerul de conducere al companiei, Thomas Cirrito, vede, de asemenea, posibilitatea de a aplica antroroboții pentru a ajuta la vindecarea arsurilor.
Alți oameni de știință văd potențialul de a folosi „roboții vii” ca instrumente de screening pentru poluanți, medicamente noi și carcinogeni. Antroboții ajută, de asemenea, la testarea efectelor infecțiilor virale și la a determina dacă un posibil medicament antiviral contracarează aceste efecte.
Cercetătorii spun că e posibil să poată îmbunătăți potențialul acestor organoide prin modificarea genomurilor lor pentru funcții dorite, cum ar fi administrarea medicamentelor anticancer. Levin remarcă faptul că vehiculele de livrare ale antroroboților pot fi mai puțin toxice decât medicamentele existente și mai puțin susceptibile în agravarea sistemului imunitar decât dispozitivele implantabile.
El vede chiar posibilitatea de a exploata potențialul de simțire și memorare al „roboților vii” pentru a monitoriza starea de sănătate a corpului.
