Ein Durchbruch in der biomedizinischen Forschung
In einem bemerkenswerten wissenschaftlichen Fortschritt haben Forscher der Tufts University und des Wyss Institute der Harvard University eine neue Klasse von biologischen Robotern entwickelt, die als „Anthrobots“ bezeichnet werden. Diese winzigen Roboter, die aus menschlichen Trachealzellen gebildet werden, zeigen das beeindruckende Potenzial, Neuronenwachstum zu fördern und könnten die Art und Weise, wie wir Krankheiten behandeln und Gewebe regenerieren, revolutioniert.
Von Xenobots zu Anthrobots: Ein evolutionärer Schritt
Die Entwicklung der Anthrobots baut auf früheren Forschungen auf, bei denen multizelluläre biologische Roboter aus Froschembryozellen, bekannt als Xenobots, erstellt wurden. Diese Xenobots demonstrierten der Studie zufolge bereits erstaunliche Fähigkeiten wie die Navigation durch Passagen, das Sammeln von Materialien und sogar die Selbstheilung nach Verletzungen. Die Frage war, ob solche biologischen Roboter auch aus anderen Zelltypen, insbesondere menschlichen Zellen, geschaffen werden könnten.
Scientists in the US created tiny biological robots called 'Anthrobots' from human cells which researchers say have displayed a remarkable healing effect on other cells pic.twitter.com/K2Q0SRYdjn
— Reuters (@Reuters) December 1, 2023
Eine der bemerkenswertesten Eigenschaften der Anthrobots ist, dass sie aus erwachsenen menschlichen Zellen ohne genetische Veränderungen hergestellt werden können. Dies markiert einen bedeutenden Schritt in der biomedizinischen Forschung, da es zeigt, dass Zellen aus ihrem natürlichen Kontext herausgenommen und zu neuen „Körperplänen“ zusammengesetzt werden können, um andere Funktionen auszuführen.
Die wichtigsten Fakten
- Was sind Anthrobots? Winzige biologische Roboter aus menschlichen Trachealzellen.
- Entwicklung: An der Tufts University und dem Wyss Institute der Harvard University.
- Fähigkeiten: Bewegung, Förderung des Neuronenwachstums, biologische Abbaubarkeit.
- Potenzielle Anwendungen: Heilung von Geweben, Medikamentenabgabe, Erkennung und Behandlung von Krankheiten.
Die Architektur des Lebens: Neugestaltung von Zellinteraktionen
Gizem Gumuskaya, eine der Hauptforscherinnen des Projekts, betont die Bedeutung des Neuarrangements von Zellinteraktionen. Indem Zellen in neue multizelluläre Strukturen umgeformt werden, können sie neue Formen annehmen und Funktionen ausführen, ähnlich wie Steine und Ziegel zu verschiedenen architektonischen Elementen arrangiert werden können.
Die Heilkraft der Anthrobots
Eine der faszinierendsten Entdeckungen ist die Fähigkeit der Anthrobots, das Wachstum von Neuronen zu fördern. In Laborexperimenten haben Forscher beobachtet, dass Neuronen unter einem Cluster von Anthrobots, die sie als „Superbot“ bezeichnen, effektiv wachsen.
Anthrobots bieten den Vorteil, aus den eigenen Zellen eines Patienten hergestellt werden zu können, wodurch das Risiko einer Immunreaktion minimiert wird. Sie sind biologisch abbaubar und werden nach ein paar Wochen natürlich abgebaut, was sie zu einer idealen Option für therapeutische Zwecke macht.
Die Entstehung der Anthrobots: Einzellzellen mit Potenzial
Jeder Anthrobot beginnt als eine einzelne Zelle, abgeleitet von einem erwachsenen Spender. Die Zellen der Trachea sind mit zilienartigen Strukturen ausgestattet, die es ihnen ermöglichen, sich über Oberflächen zu bewegen. Dies ist ein entscheidender Schritt in der Entwicklung der Anthrobots, da diese Beweglichkeit es ihnen ermöglicht, bestimmte Bereiche im Körper zu erreichen und zu behandeln.
Vielfältige Formen und Bewegungen
Anthrobots weisen unterschiedliche Formen und Bewegungsarten auf, was ihre Vielseitigkeit unterstreicht. Einige sind kugelförmig und vollständig mit Zilien bedeckt, während andere unregelmäßige Formen haben oder nur einseitig mit Zilien ausgestattet sind. Ihre Bewegungen reichen von geraden Linien bis hin zu engen Kreisen, was zeigt, wie anpassungsfähig diese biologischen Roboter sind.
Selbstassemblierung und Skalierbarkeit
Ein weiterer Vorteil der Anthrobots ist ihre Fähigkeit zur Selbstassemblierung. Sie benötigen keine externen Werkzeuge wie Pinzetten oder Skalpelle, um geformt zu werden, und können aus Zellen älterer Patienten hergestellt werden, was sie für therapeutische Anwendungen besonders attraktiv macht.
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In Labortests haben die Forscher die Anthrobots bereits erfolgreich eingesetzt, um das Wachstum von Neuronen in einer künstlich erzeugten Wunde zu fördern. Dies deutet darauf hin, dass Anthrobots in der Lage sind, effiziente Heilungsprozesse in lebendem Gewebe zu unterstützen.
Zukunftsperspektiven: Vielfältige medizinische Anwendungen
Die weitere Entwicklung der Anthrobots könnte zu einer Reihe von medizinischen Anwendungen führen, darunter die Beseitigung von Plaque in den Arterien, die Reparatur von Schäden an Rückenmark oder Netzhaut, das Erkennen von Bakterien oder Krebszellen und die gezielte Medikamentenabgabe. Die Anthrobots könnten theoretisch bei der Heilung von Geweben helfen, während sie gleichzeitig pro-regenerative Medikamente abgeben.
