تلاش‌ها برای درمان بیماری با تبدیل سلول‌های انسانی به ربات‌های کوچک بیولوژیک

دانشمندان با استفاده از سلول‌‌های انسانی، روبات‌‌های کوچکی ساخته‌‌اند که روزی می‌‌توانند در بدن ما گشت بزنند و سلول‌‌ها و بافت‌‌های بیمار را جست‌وجو کرده و آن‌‌ها را درمان کنند.

محققان دانشگاه تافتس ماساچوست با همکاری موسسه Wyss دانشگاه هاروارد، ربات‌‌های زیستی کوچکی به نام آنتروبات‌ ساخته‌اند که می‌‌توانند حرکت کنند.

در تحقیقات آزمایشگاهی مشخص شده است آنتروبات‌‌ها قادر به عبور و ترمیم سریع خراش‌‌ها در صفحات سلول‌‌های عصبی انسان در شرایط آزمایشگاهی هستند.

این کشف، نقطه شروعی برای استفاده از ربات‌های زیستی مشتق شده از سلول‌های خود بیمار به عنوان ابزار درمانی جدید است.

بر اساس مطالعه‌‌ای که به تازگی در مجله ادونس ساینس منتشر شده است، مایکل لوین به همراه یک دانشجوی دکترا به نام گیزم گوموش کایا کشف کردند که ربات‌‌های زیستی در واقع می‌‌توانند از سلول‌‌های انسان بالغ و بدون هیچ‌گونه تغییر ژنتیکی ایجاد شوند.

آنتروبات چیست؟

آنتروبات، یک ربات بیولوژیکی چند سلولی کروی شکل (بیوبات) با قطرهای بین ۳۰ تا ۵۰۰ میکرون است.

این ربات به کمک مژک‌ها، توانایی حرکت با سرعت‌های متفاوت از پنج تا ۵۰ میکرون بر ثانیه از خود نشان می‌دهد.

آنتروبات‌ها چگونه ساخته می‌شوند؟

به گزارش سای تک دیلی، دانشمندان برای ساخت هر آنتروبات از یک سلول منفرد استفاده می‌کنند که از سلول‌های سطح نای گرفته و با برآمدگی‌های مویی‌شکل به نام مژک پوشیده شده‌ است.

این مژک‌ها به سلول امکان حرکت می‌دهند.

مژک‌ها به سلول‌های نای کمک می‌کنند تا ذرات ریزی را که وارد مسیرهای هوایی ریه می‌شوند بیرون برانند. در واقع زمانی که برای دفع ذرات و مایعاتی که وارد نای شده‌اند شروع به سرفه کردن می‌کنیم، کار سلول‌های مژک‌دار را تجربه می‌کنیم.

به گفته لوین، اگر بتوان ویژگی‌‌های دیگری را به آنتروبات‌‌ها اضافه کرد، می‌شود طوری طراحی‌شان کرد که در بدن انسان سفر کنند و به محیطی که در آن قرار دارند پاسخ دهند یا به ساخت بافت‌‌های مهندسی شده در آزمایشگاه کمک کنند.

گوموش کایا گفت: «آنتروبات‌ها خود به خود در ظرف آزمایشگاهی جمع می‌شوند. برای شکل دادن به آن‌ها به موچین یا چاقوی جراحی نیاز نیست و ما می‌‌توانیم از سلول‌‌های بالغ، حتی سلول‌‌های بیماران مسن، به جای سلول‌‌های جنینی استفاده کنیم.»

بررسی قابلیت‌های آنتروبات‌ها

محققان به سلول‌های انسانی، پس از چندین دهه زندگی آرام در نای، فرصتی برای راه‌اندازی مجدد و یافتن راه‌هایی برای ایجاد ساختارها و وظایف جدید دادند.

گوموش کایا که قبل از ورود به رشته زیست‌شناسی مدرک خود را در رشته معماری دریافت کرده است، گفت: «ما می‌خواستیم بررسی کنیم که آیا سلول‌ها علاوه بر دارا بودن ویژگی‌های پیش‌فرض در بدن انسان، می‌توانند کارهای دیگری نیز انجام دهند؟»

او این پرسش را مطرح کرد که آیا می‌توان با برنامه‌‌ریزی مجدد فعل و انفعالات بین سلول‌‌ها، ساختارهای چند سلولی جدیدی ایجاد کرد؛ مشابه تغییر در نحوه چیدمان سنگ و آجر که ساختارهای مختلفی مانند دیوارها، طاق‌‌ها یا ستون‌‌ها را ایجاد می‌کند؟»

محققان دریافتند سلول‌‌ها نه تنها قادر به ایجاد اشکال چند سلولی جدید هستند بلکه می‌‌توانند به روش‌های مختلف روی سطح سلول‌‌های عصبی انسان حرکت کنند.

مشاهدات آزمایشگاهی نشان داد این سلول‌ها با حرکت روی نورون‌ها موجب رشد مجدد این ساختارهای عصبی می‌شوند.

اینکه آنتروبات‌‌ها دقیقا چگونه رشد نورون‌‌ها را تشویق می‌‌کنند هنوز مشخص نیست اما محققان تایید کردند که نورون‌‌ها در ناحیه تحت پوشش مجموعه‌‌ای از آنتروبات‌‌ها رشد کرده‌اند که آن را «سوپر ربات» می‌نامند.

لوین گفت: «مجموعه‌‌های سلولی که ما در آزمایشگاه می‌‌سازیم می‌‌توانند قابلیت‌‌هایی فراتر از آنچه در بدن انجام می‌‌دهند داشته باشند.»

او در ادامه توضیح داد: «جالب و کاملا غیر منتظره است که سلول‌‌های نای بیمار بدون تغییر دی‌ان‌ای خود، می‌‌توانند به تنهایی حرکت کنند و رشد نورون‌‌ها را در ناحیه آسیب‌دیده تشویق کنند.»

استفاده از سلول‌‌های خود بیمار برای ساخت ربات‌‌های زیستی، خطر تحریک پاسخ ایمنی یا نیاز به سرکوب‌‌کننده‌‌های سیستم ایمنی را در بدن بیمار از میان بر می‌دارد.

آنتروبات‌ها؛ آینده درمان

به گفته محققان، توسعه بیشتر ربات‌‌های زیستی می‌‌تواند به کاربرد‌های دیگری از جمله پاک‌سازی تجمع پلاک در شریان‌‌های بیماران، تصلب شرایین، ترمیم آسیب‌‌های عصبی نخاعی یا شبکیه، شناسایی باکتری‌‌ها یا سلول‌های سرطانی و رساندن دارو به بافت‌‌های هدف منجر شود.

طرح‌های سلولی

گوموش کایا توضیح داد که سلول‌‌ها دارای این توانایی ذاتی هستند که به روش‌‌های اساسی خاصی در ساختارهای بزرگ‌‌تر جمع شوند.

او گفت: «سلول‌‌ها می‌‌توانند لایه‌‌هایی تشکیل دهند، تا شوند، کُره بسازند، خود را بر اساس نیاز دسته‌‌بندی و جدا کنند، با هم ترکیب شوند یا حتی حرکت کنند.»

او تشریح کرد: «سلول‌ها دو تفاوت مهم با آجرهای بی‌جان دارند: آن‌ها توانایی برقراری ارتباط با یکدیگر و ایجاد ساختارهای پویا دارند. هر سلول با عملکرد‌های متفاوتی مانند حرکت، ترشح مولکول‌ها، تشخیص سیگنال‌ها و ... برنامه‌ریزی شده است.»

به گفته این پژوهشگر، آن‌ها فقط در حال کشف چگونگی ترکیب این عناصر برای ایجاد عملکردهای جدید ربات‌های زیستی هستند؛ متفاوت از آنچه به صورت طبیعی انجام می‌شود.