От ксеноботов к антропоботам — Блог о здравоохранении

Ким БЕЛЛАРД

На этой неделе я мог бы написать о многом, например: в ИИ, в квантовых вычисленияхдаже “прозрачное дерево— но когда я увидел новости о биологических роботах, я понял, что у меня есть моя тема.

Об этом сообщили исследователи из Университет Тафтса и Гарвардский институт Висса. Их статья появилась в Передовая наука, представив «платформу многоклеточного биологического робота (биобота) сфероидной формы», которую они с любовью окрестили «Антроботами». Важно отметить, что Антроботы сделаны из человеческих клеток.

Давайте сделаем резервную копию. В 2020 году старший научный сотрудник Майкл Левин, доктор философии, занимающий должности как в Тафтсе, так и в Гарварде, работал с Джошем Бонгардом, доктором философии. из Университета Вермонта по созданию биологических роботов из клеток эмбриона лягушки, которых они назвали ксеноботами. Они были весьма впечатляющими, способными перемещаться по коридорам, собирать материалы, запись информацииисцеляя себя от травм и даже репликация в течение нескольких циклов самостоятельно, но исследователи хотели выяснить, смогут ли они создать биологических роботов из других типов клеток, особенно из клеток человека.

Что ж, новое исследование показало, что они могут. Они начали с клеток трахеи взрослого человека и без генетической модификации смогли продемонстрировать возможности, превосходящие те, которые продемонстрировали ксеноботы. Ведущий автор Гизем Гумусская, доктор философии. студент сказал: «Мы хотели проверить, на что способны клетки, помимо создания стандартных функций в организме. Перепрограммируя взаимодействие между клетками, можно создавать новые многоклеточные структуры, аналогично тому, как камень и кирпич можно объединять в различные структурные элементы, такие как стены, арки или колонны».

Антроботы бывают разных форм и размеров и способны совершать разные движения. Г-жа Гумуская весьма воодушевлена ​​их возможностями:

Клетки могут образовывать слои, сворачиваться, образовывать сферы, сортироваться и разделяться по типам, сливаться и даже двигаться. Два важных отличия от неодушевленных кирпичиков заключаются в том, что клетки могут взаимодействовать друг с другом и динамически создавать эти структуры, а каждая клетка запрограммирована множеством функций, таких как движение, секреция молекул, обнаружение сигналов и многое другое. Мы просто выясняем, как объединить эти элементы для создания новых биологических структур и функций тела, отличных от тех, которые встречаются в природе.

Более того, отметила г-жа Гумусская: «Антроботы самособираются в лабораторной чашке. В отличие от ксеноботов, им не требуется пинцет или скальпель, чтобы придать им форму, и мы можем использовать взрослые клетки – даже клетки пожилых пациентов – вместо эмбриональных клеток. Он полностью масштабируем — мы можем создавать стаи этих ботов параллельно, что является хорошим началом для разработки терапевтического инструмента».

Они проверили целебные способности Антроботов, поцарапав слой нейронов, а затем подвергли разрыв скоплению Антроботов, называемых «суперботами». Это вызвало рост нейронов только в этой области. Исследователи отмеченный: «Самое примечательное, мы обнаружили, что антропоботы вызывают эффективное заживление дефектов в живых монослоях нейронов человека in vitro, заставляя нейриты прорастать в разрыв и присоединяться к противоположным сторонам повреждения».

«Клеточные сборки, которые мы конструируем в лаборатории, могут обладать возможностями, выходящими за рамки того, что они делают в организме», сказал Доктор Левин. «Удивительно и совершенно неожиданно, что нормальные клетки трахеи пациента, не изменяя свою ДНК, могут двигаться самостоятельно и стимулировать рост нейронов в области повреждения».

Си «Чарли» Рен, инженер по тканям из Университета Карнеги-Меллон, не принимавший участия в исследовании, сказал Наука что работа «потрясающая и новаторская» и «открывает путь к персонализированной медицине». Рон Вайс, синтетический биолог из Массачусетского технологического института, который также не участвовал в этой работе, добавил: «Левин продемонстрировал, что клетки можно научить делать то, что они никогда бы не сделали сами».

Некоторые исследователи еще не убеждены в этом. Джейми Дэвис, биолог развития из Эдинбургского университета в Шотландии, который не участвовал ни в исследовании 2020 года, ни в этом недавнем, сказал Научный американец: «Я не понимаю, почему эти скопления клеток с ресничками заслуживают названия «бот». Доктор Левин и его команда, конечно, не верят, что движения случайны, и что Антроботы «могут быть спроектированы так, чтобы реагировать на окружающую среду, путешествовать и выполнять функции в организме или помогать создавать искусственные ткани в лаборатории».

Основная надежда заключается в том, что врачи смогут использовать антропоботов, созданных из собственных клеток пациента, для выполнения терапевтической работы. Эти боты не должны вызывать иммунный ответ. биорезорбируемыйи не мог выжить вне лаборатории или тела (что делает риск непреднамеренного распространения минимальным).

Исследователи видят широкий спектр потенциальных применений в здравоохранении:

…можно представить себе различные применения, включая, помимо прочего, очистку от бляшек в артериях пациентов с атеросклерозом, удаление избыточной слизи из дыхательных путей пациентов с муковисцидозом и местную доставку интересующих лекарств в целевые ткани. Возможные применения будут представлять собой те, которые возникают в результате использования удивительного нового поведения клеток и создания новых с помощью будущих полезных нагрузок синтетической биологии, таких как новые ферменты, антитела и другие способы манипулирования клетками, через которые они проходят и с которыми они взаимодействуют. Их также можно использовать в качестве аватаров для персонализированного скрининга на наркотики.^[32] обладающие преимуществом в поведении перед простыми органоидами, которые можно использовать для выявления более широкого спектра активных, динамических фенотипов.

Это 21^ул. медицина века. Именно такое здравоохранение я хочу видеть.

У исследователей есть ряд областей исследований, которые они хотят изучить дальше, в том числе:

• Из каких еще клеток могут состоять антропоботы?
• Какое еще поведение они могут проявлять и в каких условиях?
• Какие еще типы тканей они могут восстанавливать или воздействовать другими способами?
• Можно ли считывать транскрипционные или физиологические сигнатуры живых ботов, отражающие их прошлое и непосредственное взаимодействие с окружающим клеточным или молекулярным ландшафтом?
• Есть ли у них предпочтения или примитивные способности к обучению в отношении перемещения в более богатой среде?

Как любят говорить исследователи, необходимы дополнительные исследования – и, насколько я понимаю, их с нетерпением ждут.

—————–

Хорошо, это не те милые роботы, которых вы видите. делаю сальто. Они не наноботы многие из нас ждали. Нам (пока) не нужно беспокоиться о Три закона робототехники Азимова с ними. Но, черт возьми, если внутри нас будут ползать роботы, выполняющие терапевтические действия (а мы так и делаем), что может быть лучше, чем биологический робот, созданный из ваших собственных клеток?

Ким — бывший руководитель отдела электронного маркетинга в крупном проекте Blues, редактор покойного и оплакиваемого Настойка.ioи теперь постоянный участник THCB