在未来的医学中,由患者自身细胞构建的“分子医生”可能会发现癌症、修复受伤组织,甚至去除血管中的斑块。近日,美国塔夫茨大学的科学家联合哈佛大学研究团队利用人体细胞,研发出了这样一种新型的“微型人体细胞机器人”。

人体细胞机器人

图源:央视财经

“人体细胞机器人”问世

  这种新型的“微型人体细胞机器人”,名为“Anthrobots”,由人体细胞构成,直径约在30到500微米。它无需进行基因改造,就可以实现自我组装、移动,并且将其添加到受伤的神经元中时,还可以帮助神经元进行自我修复。该研究于11月30日发表于《先进科学》(AdvancedScience)杂志。

  塔夫茨大学的发育生物学家迈克尔·莱文(MichaelLevin)是该研究的负责人,他在4年前制造了他的第一个“活体机器人”。他和同事们将非洲爪蛙的胚胎心脏和皮肤细胞缝合在一起,创造出一种带有纤毛的类器官,纤毛是来回移动的细小毛发,使其能够爬行甚至游泳。这个“机器人”用于带走海洋中的微塑料或攻击癌细胞。

  在此基础上,莱文的研究生吉泽姆·古姆斯卡娅(Gizem Gumuskaya)以成人气管内的细胞制造出“人体细胞机器人”。古姆斯卡娅解释称,之所以选用气管细胞,是因为这些细胞相对比较容易获得,且有助于研究肺部疾病。

  据悉,每一个微型人体细胞机器人都是从单个细胞中生长出来的,这也意味着每个微型人体细胞机器人都是独一无二的,其拥有不同的尺寸或者形状,移动方式也略有不同。这些机器人有的完全被纤毛覆盖,有的不规则地被纤毛覆盖。从移动方式来看,有的机器人呈直线移动,有的机器人则是绕圈移动。不过这些机器人都在实验室环境下存活了60天。

活体机器人

图源:央视财经

  研究尚处于早期研究阶段

  莱文和古姆斯卡娅介绍称,这项研究目前还处于早期阶段,研究的目标是探索这种机器人是否能应用于医疗领域。据悉,为了这一目标,研究人员让这些机器人在装有被划伤神经细胞的培养皿中移动,结果其惊讶地发现机器人在穿过受损神经细胞时,的确能促进神经细胞受损区域生长。不过研究人员坦言,目前暂不清楚为何会发生这种情况。

  对于这些机器人的安全和道德问题,莱文表示,这些机器人不会造成任何安全和道德问题。“这些机器人不是由人体胚胎制成的,也没有涉及到任何形式的基因改造问题。”莱文补充称,这些机器人的生存环境也非常有限,其无法生存在特定环境以外。此外,这些机器人也有自然寿命,一般会在数周后自行降解。

  研究人员表示,Anthrobots将来可能会用于个性化医疗,有望发现癌症、修复受损组织,甚至清除血管中的斑块。

  细胞机器人的修复能力

  2020年,美国的研究团队利用从非洲爪蟾胚胎中获得的活细胞,将它们组装成全球首个活体机器人(Xenobots)。

  它可以进行自我修复,使用的皮肤和心脏细胞来自于青蛙胚胎的干细胞。其与大多数机器人的不同之处在于,它不是由塑料或金属制成,而是完全由有机细胞材料制成的。

  由于使用的细胞正是来自于非洲爪蟾早期胚胎,因此它以非洲爪蟾(Xenopuslaevis)的名字命名为“Xenobots”。它大约有0.04英寸宽,不到一毫米,小到足以在人体中穿行,可以工作、游泳、散步,甚至可以在没有食物的情况下存活数周。

  研究人员表示:“随着时间的推移,传统机器人会退化,可能产生有害的生态和健康副作用。”Xenobots相较于传统机器人对环境更友好,对人类健康更安全,是解决机器人退化问题的有效方法。

  创伤、出生缺陷、癌症、衰老等困扰人类的问题之所以存在,是因为我们无法预测和控制细胞的群体行为。而当科学家更深入地理解像Xenobots这样的可重构有机体后,或许就能更精准地控制细胞行为。

  未来,人类可以通过编程让它们清除水体中的微塑料,将靶向药物运送到患者体内,以及助力疫苗研发等。这些微小的“分子医生”或许还可为外伤、先天缺陷、癌症、衰老等提供更直接、更个性化的药物治疗。中国人民大学哲学院副教授王小伟认为,这些目标“未来可期”,但现阶段的研究成果距临床实际应用还有很多路要走。

(中国小康网综合中国科学报、央视财经、中国网、红星新闻、羊城晚报等)

原标题:人体细胞机器人:帮助神经元进行自我修复

来源:《小康》·中国小康网  

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