Lebender Roboter aus menschlichen Zellen überrascht Forscher

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Wissenschaftler erschaffen aus menschlichen Zellen winzige lebende Roboter, die sich bewegen und in Zukunft bei der Heilung von Wunden oder geschädigtem Gewebe helfen können.

Lebender Roboter aus menschlichen Zellen überrascht Forscher — Wie sich ein Mensch fortbewegt. Video : *Phys.org*

Das Team der Tufts University und des Wyss Institute der Harvard University nannte den neuen Roboter Anthrobot. Er baut auf früheren Arbeiten einiger Teammitglieder auf, die den ersten lebenden Roboter, einen Xenobot, aus Stammzellen von Embryonen des Afrikanischen Krallenfrosches ( Xenopus laevis ) geschaffen hatten. Michael Levin, Professor für Biologie am College of Arts and Sciences der Tufts University, und seine Kollegen veröffentlichten die neue Forschungsarbeit am 30. November in der Fachzeitschrift Advanced Science.

Die Wissenschaftler verwendeten adulte menschliche Zellen aus der Luftröhre mehrerer anonymer Spender unterschiedlichen Alters und Geschlechts. Sie wählten diese Zellen aus, weil sie nach Covid-19 relativ leicht zugänglich waren und aufgrund einer Eigenschaft, von der sie dachten, dass sie den Zellen Bewegung verleihen würde, sagte Gizem Gumuskaya, Postdoktorandin an der Tufts University. Trachealzellen sind mit haarähnlichen Flimmerhärchen bedeckt, die sich hin und her bewegen. Diese helfen den Trachealzellen, winzige Partikel, die in die Atemwege gelangen, auszustoßen. Frühere Forschungen haben gezeigt, dass diese Zellen Organoide bilden können – Zellhaufen, die in der Wissenschaft weit verbreitet sind.

Gumuskaya experimentierte mit der chemischen Zusammensetzung der Wachstumsbedingungen der Tracheenzellen und fand einen Weg, die Organoide auf ihren Zilien nach außen wachsen zu lassen. Nachdem sie das richtige Substrat gefunden hatte, konnten sich die Organoide innerhalb weniger Tage bewegen, wobei die Zilien als Paddel fungierten. „Vom ersten bis zum sechsten Tag passierte nichts. Um den siebten Tag herum gab es eine rasante Verwandlung. Es sah aus, als würde eine Blume aufblühen. Die Zilien sprangen hervor und zeigten nach außen. Bei unserer Methode wächst jeder Anthrobot aus einer einzigen Zelle“, erklärt Gumuskaya.

Es ist dieser Selbstorganisationsmechanismus, der die Roboter einzigartig macht. Andere Wissenschaftler haben biologische Roboter entwickelt, diese müssen jedoch manuell durch den Bau von Formen und die Implantation von Zellen hergestellt werden. Anthrobots sind anders. Manche sind kugelförmig und mit Flimmerhärchen bedeckt, andere kugelförmig und mit unregelmäßigen Flimmerhärchen bedeckt. Sie bewegen sich auf unterschiedliche Weise. Manche gehen geradeaus, andere bewegen sich in engen Kreisen, viele stehen still und schwanken. Unter Laborbedingungen überleben sie bis zu 60 Tage.

Die in der aktuellen Studie beschriebenen Experimente befinden sich noch in einem frühen Stadium. Ziel ist es jedoch herauszufinden, ob Anthrobots medizinische Anwendungen haben könnten. Das Team untersuchte, ob Anthrobots über in einer Schale gezüchtete menschliche Neuronen krabbeln und diese „kratzen“ konnten, um eine Verletzung zu simulieren. Zu ihrer Überraschung förderten die Anthrobots das Wachstum in den geschädigten Neuronenbereichen, obwohl der Heilungsmechanismus noch nicht verstanden ist.

Falk Tauber, Forscher am Freiburger Zentrum für Interaktive Materialien und Biotechnologie der Universität Freiburg, sagte, die Forschung bilde eine Grundlage für künftige Bemühungen, Bioroboter für vielfältige Funktionen einzusetzen. Die Möglichkeit, sie aus patienteneigenen Zellen zu erzeugen, eröffne ein breites Anwendungsspektrum sowohl im Labor als auch später im menschlichen Körper, so Tauber.

Laut Levin werfen Anthrobots keine ethischen oder sicherheitstechnischen Bedenken auf. Sie werden weder aus menschlichen Embryonen hergestellt noch genetisch verändert. Sie können außerhalb einer speziellen Umgebung nicht überleben, haben eine Lebensdauer von nur wenigen Wochen und scheinen biologisch abbaubar zu sein.

An Khang (Laut CNN )

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