Neurobot a další krok v samoorganizující se biologii.

Vědci vytvořili neuroboty pomocí žabích buněk, čímž odhalili, jak se nervový systém samoorganizuje a ovlivňuje chování živých organismů.

Obarvený model neurobota ukazuje řasinkové buňky po obvodu a nervová vlákna uprostřed. (Zdroj: Advanced Science)

Nový výzkum publikovaný v německém časopise Advanced Science ukazuje, že vědci dělají další krok v pochopení toho, jak biologie vytváří funkční živé struktury. Výzkum se zaměřuje na neuroboty, mikroskopické bioroboty vyrobené z žabích buněk a obsahující neurony. Ti jsou vyvinuti z xenobotů, předchozí verze biorobotů, které postrádaly nervové komponenty.

V souladu s tím v roce 2020 vědci z Tufts University (USA) vytvořili xenoboty s využitím žabích buněk. Jedná se o mikroskopické živé struktury, které se dokáží pohybovat ve vodě, samy se opravovat a dokonce sestavovat jednotlivé buňky a vytvářet tak nové xenoboty. Na tomto základě výzkumný tým z Tufts University a Wyss Institute (USA) pokračoval v experimentování se zaváděním neuronů do těchto struktur, aby zjistil, co se stane. Nová verze se nazývá neurobot.

Výzkumný tým uvedl, že je to součástí širšího úsilí o pochopení toho, jak se skupiny buněk mohou za nepříznivých podmínek samy organizovat do komplexních struktur. Získané poznatky by mohly být užitečné v syntetické biologii a regenerativní medicíně.

K vytvoření xenobotů vědci použili buňky odebrané z raných embryí africké drápaté žáby Xenopus laevis. Když byly kožní prekurzorové buňky odděleny a umístěny do kultivační misky, spontánně se sestavily do malých, kulatých, chlupatých struktur, které mohly plavat ve vodě. Tyto struktury jsou zcela biologického původu, nevyžadují žádnou konstrukci ani genetickou modifikaci, dokáží se samy zahojit a díky živinám uloženým v původních embryonálních buňkách mohou přežít přibližně 9 až 10 dní.

Výzkumný tým implantoval shluky neuronových progenitorových buněk do středu biobotů během jejich formování. Tyto buňky následně dozrály a vyvinuly se z nich axony a dendrity. Mikroskopické pozorování odhalilo, že neuroboti vytvořili klíčové rysy přirozeného nervového systému. Vědci také potvrdili, že tyto buňky mohou fungovat v rámci jednoduchých neuronových sítí.

Ve srovnání s bioboty bez neuronů jsou neuroboti obvykle větší a protáhlejší a vykazují složitější pohybové vzorce. Když jsou vystaveni látce, která ovlivňuje mozkovou aktivitu, neuroboti také mění své pohyby odlišně od typických biobotů. To naznačuje, že nově vytvořená neuronová síť nejenže existuje strukturálně, ale také se přímo podílí na formování chování.

Dalším pozoruhodným zjištěním byla neočekávaná genová aktivita v neurobotovi, včetně genů souvisejících se zpracováním zraku a buňkami citlivými na světlo. Na základě toho vědci naznačují možnost, že by neuroboti mohli později reagovat na světlo. Ačkoli je tento výzkum stále v raných fázích, postupně zkoumá , jak se živé buňky mohou organizovat do funkčních struktur, což otevírá nové možnosti v biotechnologii.

Zdroj: https://baoquocte.vn/neurobot-va-buoc-tien-moi-cua-sinh-hoc-tu-to-chuc-385273.html