Meld u aan voor de wetenschapsnieuwsbrief Wonder Theory van CNN. Verken het universum met nieuws over fascinerende ontdekkingen, wetenschappelijke vooruitgang en meer.
CNN
—
Wetenschappers hebben kleine levende robots gemaakt van menselijke cellen die kunnen bewegen Volgens een nieuwe studie kan het in een laboratoriumschaaltje op een dag mogelijk helpen bij het genezen van wonden of beschadigd weefsel.
Een team van Tufts University en het Wyss Institute van de Harvard University noemde deze creaties ‘robots’. Het onderzoek is gebaseerd op eerder werk van dezelfde wetenschappers die dit hebben gedaan De eerste levende robotsof xenobots, zijn gemaakt van stamcellen afkomstig van embryo’s van de Afrikaanse klauwkikker (Xenopus laevis).
“Sommige mensen dachten dat de eigenschappen van xenobots sterk afhingen van het feit dat ze embryonaal en amfibisch waren”, zegt studieauteur Michael Levin, hoogleraar biologie aan de Vannevar Bush University aan het Tufts College of Arts and Sciences.
“Ik denk niet dat dit iets te maken heeft met het feit dat je een foetus bent. Dit heeft niets te maken met het feit dat je een kikker bent. Ik denk dat dit een meer algemene eigenschap is van levende wezens.”
“We realiseren ons niet alle competenties die de lichaamscellen hebben.”
Terwijl ze nog leefden, waren robots geen complete organismen, omdat ze geen complete wezens hadden levenscyclus, zei Levin.
“Het herinnert ons aan de harde binaire categorieën waarmee we te maken hebben gehad: is dit een robot, is dit een dier, is dit een machine? Dit soort dingen doen ons geen goed. Daar moeten we overheen.”
Het onderzoek werd donderdag gepubliceerd in Geavanceerd wetenschappelijk tijdschrift.
Gizem Gumuskaya, Tufts Universiteit
Gizem Gumoskaya is een promovendus aan de Tufts Universiteit die heeft geholpen bij het maken van de robots.
De wetenschappers gebruikten volwassen menselijke cellen uit de luchtpijp, of luchtpijp, van anonieme donoren van verschillende leeftijden en geslachten. Gizem, co-auteur van de studie, zei dat onderzoekers zich op dit type cel concentreerden omdat het relatief gemakkelijk toegankelijk is vanwege werk aan het coronavirus en longziekten, en, nog belangrijker, vanwege het kenmerk dat volgens wetenschappers de cellen beweeglijk maakt. Gumoskaya, een promovendus aan de Tufts Universiteit.
Tracheale cellen zijn bedekt met haarachtige uitsteeksels, cilia genaamd, die heen en weer zwaaien. Normaal gesproken helpen ze bronchiale cellen kleine deeltjes naar buiten te duwen die in de luchtwegen van de longen terechtkomen. Eerdere studies hebben ook aangetoond dat cellen organoïden kunnen vormen, klompjes cellen die veel worden gebruikt in onderzoek.
Gomoskaya experimenteerde met de chemische samenstelling en groeiomstandigheden van tracheale cellen en vond een manier om cilia aan te moedigen naar buiten te wijzen op organoïden. Toen de juiste matrix eenmaal was gevonden, werden de organen na een paar dagen mobiel, waarbij de trilharen een beetje als peddels werkten.
“Er gebeurde niets op dag één, dag twee, of dag vier of vijf, maar zoals de biologie gewoonlijk doet, was er rond dag zeven een snelle ommekeer”, zei ze. “Het leek op een bloeiende bloem. Op de zevende dag waren de trilhaartjes omgedraaid en zaten ze aan de buitenkant.
“In onze methode groeit elke robot vanuit één cel.”
Deze zelfmontage maakt hem uniek. De biologische robots zijn gemaakt door andere wetenschappers, maar ze zijn met de hand gemaakt door een mal en zaadcellen te maken waar ze op kunnen leven, zei Levine.
Gizem Gumuskaya, Tufts Universiteit
Elke robot groeit uit één enkele cel.
Verschillende vormen en maten
De robots die het team creëerde waren niet identiek.
Sommige waren bolvormig en volledig bedekt met trilharen, terwijl andere voetbalvormig waren en onregelmatig bedekt met trilharen. Ze bewogen zich ook op verschillende manieren: sommigen in rechte lijnen, anderen in krappe cirkels, terwijl anderen zaten en wiegden, volgens een persbericht over het onderzoek. Ze hebben tot 60 dagen overleefd in laboratoriumomstandigheden.
Levine en Gomoskaya zeiden dat de experimenten die in dit laatste onderzoek worden beschreven zich nog in een vroeg stadium bevinden, maar het doel is om te zien of de robots medische toepassingen kunnen hebben. Om te zien of dergelijke toepassingen mogelijk waren, onderzochten de onderzoekers of robots in staat waren om over menselijke neuronen te bewegen die waren gegroeid in een laboratoriumschaaltje dat was ‘bekrast’ om schade na te bootsen.
Ze waren verrast toen ze zagen dat de robots de groei in het beschadigde gebied van neuronen stimuleerden, al begrijpen onderzoekers nog niet waarom dit het geval is. De studie duidde op een genezingsmechanisme.
Falk Tauber, groepsleider bij het Freiburg Center for Interactive Materials and Biotechnologies aan de Universiteit van Freiburg in Duitsland, zei dat de studie een basis vormde voor toekomstige inspanningen om biorobots voor verschillende banen te gebruiken en ze in verschillende vormen te maken.
Gizem Gumuskaya, Tufts Universiteit
De robot, in het groen, groeit door door zenuwweefsel te krabben, in het rood.
Tauber, die niet betrokken was bij het onderzoek, zei dat de robots ‘verrassend gedrag’ vertoonden, vooral wanneer ze door krassen in menselijke neuronen heen bewogen en deze uiteindelijk uitschakelden.
Het vermogen om deze structuren te creëren uit de eigen cellen van een patiënt suggereert diverse toepassingen, zowel in het laboratorium als misschien uiteindelijk bij mensen, zei hij.
Levin zei dat hij niet gelooft dat de robots ethische of veiligheidsproblemen opleveren. Hij zei dat ze niet zijn gemaakt van menselijke embryo’s, dat er geen strenge onderzoeksbeperkingen gelden, of op welke manier dan ook genetisch zijn gemodificeerd.
“Ze hebben een zeer beperkte omgeving waarin ze leven, dus er is geen mogelijkheid dat ze op de een of andere manier zullen ontsnappen of overleven buiten het laboratorium. Ze kunnen niet buiten die zeer specifieke omgeving leven”, zei hij. “Ze hebben een normale levensduur, dus na een paar weken zijn ze soepel biologisch afbreekbaar.”
“Amateur-organisator. Wannabe-bierevangelist. Algemene webfan. Gecertificeerde internetninja. Fanatieke lezer.”
More Stories
“Ongekend” – koolstofdioxide stijgt tien keer sneller dan ooit tevoren in de geschiedenis
Ontdekking van een zeer dunne ‘suikerspin’-exoplaneet schokt wetenschappers – ‘We kunnen niet verklaren hoe deze planeet is ontstaan’
NASA’s waarschuwingsstrategie van 30 minuten voor schadelijke zonne-evenementen