Neurobot i kolejny krok w kierunku samoorganizującej się biologii.

Wykorzystując komórki żaby, naukowcy stworzyli neuroboty, ukazując w jaki sposób układ nerwowy samoorganizuje się i wpływa na zachowanie organizmów żywych.

Barwiony model neurobota ukazuje komórki rzęskowe na obwodzie i włókna nerwowe w centrum. (Źródło: Advanced Science)

Nowe badania opublikowane w niemieckim czasopiśmie „Advanced Science” pokazują, że naukowcy robią kolejny krok w zrozumieniu, jak biologia tworzy funkcjonalne struktury życia. Badania koncentrują się na neurobotach, mikroskopijnych biorobotach zbudowanych z komórek żaby i wyposażonych w neurony. Powstały one na bazie ksenobotów, wcześniejszej wersji biorobotów, w której brakowało elementów neuronowych.

W związku z tym, w 2020 roku naukowcy z Uniwersytetu Tufts (USA) stworzyli ksenoboty wykorzystujące komórki żaby. Są to mikroskopijne żywe struktury, które mogą poruszać się w wodzie, samonaprawiać się, a nawet łączyć pojedyncze komórki w nowe ksenoboty. Opierając się na tym fundamencie, zespół badawczy Uniwersytetu Tufts i Instytutu Wyssa (USA) kontynuował eksperymenty z wprowadzaniem neuronów do tych struktur, aby sprawdzić, co się stanie. Nowa wersja nosi nazwę neurobot.

Zespół badawczy stwierdził, że jest to część szerszego projektu mającego na celu zrozumienie, w jaki sposób grupy komórek mogą samoorganizować się w złożone struktury w niesprzyjających warunkach. Uzyskane informacje mogą być przydatne w biologii syntetycznej i medycynie regeneracyjnej.

Do stworzenia ksenobotów naukowcy wykorzystali komórki pobrane z wczesnych zarodków afrykańskiej żaby szponiastej Xenopus laevis. Po oddzieleniu komórek prekursorowych skóry i umieszczeniu ich w naczyniu hodowlanym, spontanicznie utworzyły się małe, okrągłe, owłosione struktury, zdolne do pływania w wodzie. Struktury te są w całości pochodzenia biologicznego, nie wymagają rusztowania ani modyfikacji genetycznych, potrafią się samonaprawiać i mogą przetrwać około 9 do 10 dni dzięki składnikom odżywczym zgromadzonym w pierwotnych komórkach embrionalnych.

W przypadku neurobotów, zespół badawczy wszczepił skupiska neuronalnych komórek progenitorowych do wnętrza biobotów w trakcie ich formowania. Komórki te następnie dojrzewały, rozwijając aksony i dendryty. Obserwacje mikroskopowe wykazały, że neuroboty wykształciły kluczowe cechy naturalnego układu nerwowego. Naukowcy potwierdzili również, że komórki te mogą funkcjonować w prostych sieciach neuronowych.

W porównaniu z biobotami bez neuronów, neuroboty są zazwyczaj większe i bardziej wydłużone, wykazując bardziej złożone wzorce ruchu. Pod wpływem leku wpływającego na aktywność mózgu, neuroboty zmieniają również swoje ruchy inaczej niż typowe bioboty. Sugeruje to, że nowo utworzona sieć neuronowa nie tylko istnieje strukturalnie, ale również bezpośrednio uczestniczy w kształtowaniu zachowań.

Kolejnym godnym uwagi odkryciem była nieoczekiwana aktywność genów w neurobocie, w tym genów związanych z przetwarzaniem bodźców wzrokowych i komórkami światłoczułymi. Na tej podstawie naukowcy sugerują możliwość, że neuroboty mogłyby później reagować na światło. Choć badania te są wciąż na wczesnym etapie, stopniowo zgłębiają one sposób, w jaki żywe komórki mogą organizować się w struktury funkcjonalne, otwierając nowe możliwości w biotechnologii.

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