彩色影象顯示了人類機械人的多細胞結構,其表面被纖毛包圍,使其能夠移動和探索其環境。
根據一項新的研究,科學家們已經用人類細胞創造了微型活體機械人,這些機械人可以在實驗室培養皿周圍移動,有朝一日可能能夠幫助傷口或受損組織。
塔夫茨大學(Tufts University)和哈佛大學魏斯研究所(Harvard's Weiss Institute)的一組研究人員將這些創造物稱為人類機械人。 這項研究建立在科學家的早期工作基礎上,他們從非洲爪蟾的胚胎中提取幹細胞,以創造第乙個活體機械人或異種機械人。
一些人認為,異種機械人的特徵在很大程度上取決於它們是胚胎和兩棲動物的事實,“該研究的作者、塔夫茨藝術與科學學院生物學教授麥可·萊文說。
我不認為這與胚胎有任何關係。 這與青蛙的身份無關。 我認為這是生物的乙個更普遍的屬性,“他說。
我們不知道我們自己的身體細胞所具有的所有能力。 ”
萊文說,當人類機械人還活著時,它們不是成熟的有機體,因為它們沒有完整的生命週期。
它讓我們想起了我們一直在處理的這些苛刻的二元分類:那是機械人嗎?是動物嗎?還是一台機器?這些東西對我們沒有很好的幫助。 我們需要超越這一點。 ”
該研究於周四發表在《先進科學》雜誌上。
吉澤姆·古姆斯卡婭(Gizem Gumuskaya)是塔夫茨大學(Tufts University)的博士生,他幫助創造了人類機械人。
它們是如何製作的?
科學家們使用了來自不同年齡和性別的匿名捐贈者的氣管或氣管的**細胞。 該研究的合著者、塔夫茨大學博士生吉澤姆·古姆斯卡婭(Gizem Gumuskaya)表示,研究人員將注意力集中在這種型別的細胞上,因為它們相對容易獲得,因為它們相對容易研究COVID-19和肺部疾病,更重要的是,因為科學家認為這種細胞具有移動能力。
氣管細胞上覆蓋著稱為纖毛的毛髮狀突起,這些突起來回波動。 它們通常幫助氣管細胞將微小顆粒推入肺部氣道。 早期研究還表明,這些細胞可以形成類器官——廣泛用於研究的細胞簇。
科學家們創造了具有兩組DNA的嵌合猴子。
Gumuskaya對氣管細胞生長條件的化學成分進行了實驗,並找到了一種將纖毛向外推到類器官上的方法。 一旦她找到了合適的基質,類器官就可以在幾天後移動了,纖毛的作用有點像槳。
第一天、第二天、第四天或第五天什麼也沒發生,但在第七天左右,就像生物學通常做的那樣,發生了快速的變化,“她說。 “這就像一朵盛開的花朵。 第七天,纖毛長出來了。
在我們的方法中,每個人類機械人都是從單個細胞中生長出來的。 ”
正是這種自組裝使它們獨一無二。 萊文說,其他科學家也製造了生物機械人,但它們都是手工製作的,通過製作模具,然後在其上播種細胞。
每個人類機械人都是從乙個細胞中生長出來的。
不同的形狀和尺寸
該團隊創造的人類機械人並不完全相同。
有些是球形的,完全被纖毛覆蓋,而另一些則更像足球,不規則地被纖毛覆蓋。 根據該研究的新聞稿,它們的移動方式也不同——有的走直線,有的走小圈子,有的坐著扭動。 它們在實驗室條件下存活了60天。
Guluskaya說,最新研究中概述的實驗仍處於早期階段,但目標是找出機械人是否可以用於醫療應用。 為了確定這樣的應用是否可行,研究人員檢查了人類機械人是否能夠在實驗室培養皿中生長的人類神經元上移動,這些神經元被“劃傷”以模仿損傷。
該研究指出,他們驚訝地發現機械人促進了神經元受損區域的生長,儘管研究人員尚未了解其癒合機制。
德國弗萊堡大學弗萊堡互動材料和仿生技術中心的研究小組負責人Falk Tauber表示,這項研究為未來將生物機械人用於不同功能並使其以不同形式製造的努力提供了基準。
乙個綠色的人形機械人生長在紅色神經元組織的劃痕上。
沒有參與這項研究的陶伯說,人類機械人表現出“令人驚訝的行為”,特別是當它們穿過並最終閉合人類神經元的劃痕時。
他說,利用患者自身細胞建立這些結構的能力在實驗室中表現出多種應用,並最終在人類中表現出多種應用。
萊文說,他不認為這些機械人會帶來任何道德或安全問題。 他說,它們不是由人類胚胎製成的,也沒有受到嚴格限制的研究,也沒有以任何方式進行基因改造。
他們生活在非常有限的環境中,因此他們不可能以某種方式離開或生活在實驗室之外。 他們不能生活在那個非常特殊的環境之外,“他說。 “它們有自然的壽命,所以幾周後,它們就會無縫地生物降解。 ”
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