不可思議,你的細(xì)胞竟然會成為機(jī)器人
文/陳根
你聽過生物機(jī)器人嗎?你有想過,你的細(xì)胞有一天會成為機(jī)器人嗎?
11月30日,美國塔夫茨大學(xué)和哈佛大學(xué)的研究人員在《先進(jìn)科學(xué)》上發(fā)表了一項突破性的研究成果。他們利用人類氣管細(xì)胞創(chuàng)造了一種微型生物機(jī)器人——Anthrobots,中文意思其實就叫人類機(jī)器人。
新的微型生物機(jī)器人有幾個特點(diǎn)。
一是采用人的細(xì)胞合成,這個很好理解,這個生物機(jī)器人,其實就是由人類肺上皮細(xì)胞構(gòu)成的。具體一點(diǎn)來說,就是從人體氣管表面提取支氣管上皮細(xì)胞,這些細(xì)胞中包含著支氣管上皮祖細(xì)胞,這種細(xì)胞被稱為成體干細(xì)胞,是一種在成人體內(nèi)存在、具有一定分化潛能的特殊細(xì)胞。這個生物機(jī)器人最獨(dú)特的地方就在于,它是利用我們?nèi)梭w里已經(jīng)存在的細(xì)胞構(gòu)造的,而無需進(jìn)行復(fù)雜的基因改造。
第二是這個微型生物機(jī)器人可以運(yùn)動,這主要依賴于細(xì)胞上的纖毛。研究人員利用支氣管上皮祖細(xì)胞現(xiàn)有的分化能力,合成帶有纖毛的多細(xì)胞球體,纖毛是一種微小的毛發(fā)狀結(jié)構(gòu),可以振動移動。纖毛的分布決定了這個微型生物機(jī)器人的運(yùn)動方式,它們既可以做直線運(yùn)動,也可以做曲線運(yùn)動和環(huán)狀運(yùn)動,或擺動。
最后一個特點(diǎn),就是可以修復(fù)受損的細(xì)胞,這也是生物機(jī)器人最具有價值的地方,那就是治療功能。研究人員對生成的機(jī)器人進(jìn)行試驗,讓其修復(fù)用金屬棒刮擦過的一塊受傷的神經(jīng)組織。
研究人員先是把機(jī)器人放置于一個狹小的空間內(nèi),結(jié)果發(fā)現(xiàn),它們會自然形成一個集群,然后把它們放在距離受損神經(jīng)組織不遠(yuǎn)的地方。神奇的是,這些微型生物機(jī)器人可以自己移動到受損的神經(jīng)組織之處,引發(fā)大量的組織再生,修復(fù)受損的神經(jīng)元。與這個實驗結(jié)果形成對照的是,在沒有機(jī)器人的受傷神經(jīng)組織中,神經(jīng)元不會生長。也就是說,至少在實驗室培養(yǎng)皿的二維世界中,生物機(jī)器人促進(jìn)了活體神經(jīng)組織的有效愈合。不過,研究人員目前尚無法解釋為何生物機(jī)器人能修復(fù)受損的神經(jīng)組織。
其實,在三年前,就已經(jīng)有科學(xué)家也培養(yǎng)出相似的生物機(jī)器人了。不過當(dāng)時正好趕上疫情剛剛開始,所以好多人沒有注意到這個新聞,當(dāng)時也是美國著名的塔夫茨大學(xué)聯(lián)合其他研究團(tuán)隊利用非洲爪蛙的胚胎干細(xì)胞,培養(yǎng)出了世界上第一個活體機(jī)器人 “Xenobots”。當(dāng)時的那個活體機(jī)器人帶有纖毛結(jié)構(gòu),也是能夠自由移動、運(yùn)載藥物甚至還可以自行復(fù)制。
而這次的研究顯然比三年前的要更深入一點(diǎn),這次是直接利用我們?nèi)梭w的細(xì)胞來構(gòu)建這個生物機(jī)器人,也就是說起源于人類,也作用于人類。這就帶來許多非常大的優(yōu)勢,首先是沒什么倫理限制,因為不損害DNA和基因,而且沒有像胚胎干細(xì)胞那樣的限制,可以從成人的氣管和支氣管提取進(jìn)行培養(yǎng)。其次是很方便培養(yǎng),只要在器皿中就可以培養(yǎng)。
這也為生物機(jī)器人進(jìn)入臨床治療帶來了更大的希望,未來,我們治療疾病,可能就是從身體里提取一些細(xì)胞再體外培養(yǎng)出生物機(jī)器人,然后再注入回我們身體里,幫我們修復(fù)受損的組織,比如修復(fù)受傷的脊髓或視網(wǎng)膜神經(jīng)損傷,或者是修復(fù)受損的神經(jīng)元,甚至是治療癌癥都有可能,這也將給醫(yī)學(xué)治療帶來極大的革新。
原文標(biāo)題 : 陳根:不可思議,你的細(xì)胞竟然會成為機(jī)器人

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