Komórkowe roboty mogą naprawiać tkanki

Specjaliści z Tufts University i Harvard University opisali właśnie wyjątkowy sposób wykorzystania komórek pobranych z ludzkiej krtani. Stworzyli z nich wielokomórkowe roboty o różnych rozmiarach - od średnicy ludzkiego włosa do końcówki grafitu w ołówku. Użyte komórki samoczynnie organizowały się w te struktury i - jak się okazało - wspierały regenerację innych komórek.

Jak podkreślają badacze, jest to krok w kierunku stworzenia biologicznych robotów do regeneracji tkanek i leczenia różnorodnych chorób.

Ich najnowsza praca to kontynuacja wcześniejszych osiągnięć, dzięki którym powstały wielokomórkowe roboty z komórek embrionalnych żaby, nazwane ksenobotami. Potrafiły one samodzielnie znajdować drogę, zbierać podsuniętą im materię, gromadzić informacje, naprawiać się po uszkodzeniach, a nawet się replikować.

Teraz badacze pokazali, że potrafią stworzyć bioroboty z dojrzałych komórek dorosłego człowieka, bez genetycznych modyfikacji, które na dodatek potrafią więcej niż poprzednie. "Chcieliśmy zbadać, co komórki potrafią robić, oprócz tworzenia domyślnych struktur w ciele" - mówi jeden z naukowców, Gizem Gumuskaya. "Poprzez przeprogramowanie interakcji między komórkami można tworzyć nowe, wielokomórkowe struktury, analogicznie do tego, jak kamień i cegła mogą być ułożone w różne elementy konstrukcyjne, takie jak ściany, arkady czy kolumny" - tłumaczy.

Komórki nie tylko mogły tworzyć nowe wielokomórkowe kształty, ale również mogły poruszać się różnymi sposobami po powierzchni ludzkich neuronów rosnących na szklanej płytce laboratoryjnej i pobudzać ich wzrost, pomagając wypełniać luki powstałe w wyniku uszkodzenia warstwy tych neuronów.

Nie wiadomo, jednak jeszcze, w jaki sposób bioroboty wspierały tę naprawę. "Konstruowane przez nas zespoły komórkowe mogą mieć zdolności wykraczające poza to, co komórki robią w ciele" - mówi jeden z liderów projektu, prof. Michael Levin. "To fascynujące i zupełnie nieoczekiwane, że normalne komórki pobrane z tchawicy pacjenta, bez modyfikowania DNA, mogą poruszać się samodzielnie i pobudzać wzrost neuronów w obszarze uszkodzeń. Teraz przyglądamy się, jak działa mechanizm gojenia, i pytamy, co jeszcze te struktury mogą osiągnąć" - dodaje badacz.

Bioroboty można by więc tworzyć z komórek pacjenta, któremu miałyby pomagać. Dzięki temu nie byłyby atakowane przez układ odpornościowy. Żyją przy tym tylko przez kilka tygodni, po czym mogą być z łatwością wchłonięte przez organizm. Nie są też zdolne do reprodukcji, więc nie ma zagrożenia, że zaczną tworzyć trudne do opanowania, szkodliwe twory. Jednocześnie mogą żyć tylko w określonych warunkach, więc nie ma niebezpieczeństwa, że np. uciekną z laboratorium, czego niektórzy mogliby się obawiać.

Jeśli chodzi o ich tworzenie, to każdy bot zaczyna życie jako pojedyncza komórka. Komórki te pochodzą z powierzchni krtani i naturalnie pokryte są rzęskami, które poruszają się rytmicznie do przodu i do tyłu. W naturze rzęski te umożliwiają usuwanie zanieczyszczeń z krtani. Jeśli jednak te komórki hoduje się poza ciałem, to spontanicznie gromadzą się w większe skupiska zwane organoidami. Badacze zapewnili im takie warunki wzrostu, że w powstających organoidach rzęski skierowane były na zewnątrz i zaczęły działać jak mikrowiosła.

Roboty miały przy tym różne rozmiary - od 30 do 500 nm, niektóre były okrągłe i całe pokryte rzęskami, inne miały je tylko po jednej stronie. Poruszały się po linii prostej, po okręgu, czy łączyły oba typy ruchu. Niektóre pozostawały na miejscu i się tylko kołysały.

Według badaczy, jeśli bioroboty uda się wzbogacić o komórki innych rodzajów, może stać się możliwe kierowanie ich w różne miejsce organizmu, gdzie oprócz pomagania w regeneracji nerwów mogłyby naprawiać inne tkanki, niszczyć komórki nowotworowe, dostarczać leki w wybrane miejsce, czy np. oczyszczać tętnice z blaszki miażdżycowej.

Mogą też okazać się pomocne w hodowaniu tkanek do przeszczepów w laboratoriach.

Marek Matacz