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观察:“人类机器人”可以修复阿尔茨海默氏症患者断裂的脊柱,并重新连接失去的神经元
2025-03-02 09:41  浏览:79

  

  科学家们已经开发出一种微型生物机器人,可以在体内爬行,修复断裂的脊柱,清除动脉,或者为阿尔茨海默病患者重新连接失去的神经元。

  这些“人形机器人”是由人类气管细胞制成的,这些细胞含有微小的毛发状突起,称为纤毛,其作用是在吸入的颗粒损害肺部之前将其赶走。

  科学家们发现,当这些气管细胞在实验室中生长时,它们会自然地自我组装成巨大的圆形结构——被称为超级机器人——并利用它们的纤毛像桨一样四处移动。

  在一项重大突破中,研究小组发现,超级机器人独特的摆动动作刺激了受损的神经细胞,并促使它们愈合。

  当科学家们在一个神经元垫子上做了一个“伤口”,并让机器人穿过这个缺口时,神经元又开始编织在一起,形成了一个和健康细胞一样厚的桥梁。

  在没有机器人的伤口上没有神经元生长。

  塔夫茨大学(Tufts University)生物学教授、哈佛大学威斯研究所(Wyss Institute)成员迈克尔·莱文(Michael Levin)说:“我们在实验室中构建的细胞组合可以拥有超越它们在体内的功能。”

  “正常病人的气管细胞在不修改DNA的情况下,可以自己移动,并促进受损区域的神经元生长,这是令人着迷和完全出乎意料的。”

  “我们现在正在研究愈合机制是如何工作的,并询问这些结构还能做什么。”

  每个人类机器人开始时都是一个单细胞,来自一个成年捐赠者。其他人早期的研究表明,当这些细胞在实验室中生长时,它们会自发地形成微小的多细胞球体,称为类器官。

  研究人员开发了一种生长条件,鼓励纤毛在类器官上朝外。

  几天之内,它们就自我组装成了多细胞超级机器人,大小从人类头发的宽度到削尖的铅笔尖不等,并开始四处移动,纤毛就像桨或鳍一样驱动着它们。

  它们的运动还能刺激神经细胞的修复机制。

  科学家们对人类机器人如何促进细胞修复感到困惑,但相信这一过程可能对修复脊髓或视网膜神经损伤有用,甚至有助于痴呆症患者的脑细胞再次交流。

  它们还可以帮助追踪和摧毁肠道中的癌细胞,释放药物或帮助身体受伤或疾病受损部位的再生,它们可能被用于清除动脉粥样硬化斑块。

  塔夫茨大学的博士生吉泽姆·古马斯卡亚(Gizem Gumuskaya)创造了这些机器人,他说:“我们想探索细胞除了在身体中创造默认特征之外,还能做什么。”

  “人类机器人在实验室培养皿中自我组装,它们不需要镊子或手术刀来给它们塑形,我们可以使用成人细胞,甚至是老年患者的细胞,而不是胚胎细胞。”

  “这是完全可扩展的——我们可以并行生产一群这样的机器人,这是开发治疗工具的一个良好开端。”

  用人类细胞制造机器人意味着它们可以用病人自己的组织来制造,从而排除了引发免疫反应或需要免疫抑制剂的风险。

  这些机器人也会在体内自然生物降解并被重新吸收。在实验室中,它们存活了大约45到60天。同样,它们不会繁殖,也没有基因编辑。

  将人类机器人转化为一种疗法还有很长的路要走,但科学家们热衷于开始在实验室模型和动物身上测试这种微型生物机器人。

  塔夫茨最近开发了一种人类脑组织的3D模型,可以用来观察机器人是否有助于修复阿尔茨海默氏症或其他神经退行性疾病中受损的神经元。

  Gumuskaya女士说:“通常情况下,应用的下一步包括动物试验,但这意味着要创造出与老鼠相当的(多机器人)来测试痴呆模型或动物脊髓再生。”

  这项研究发表在《高级科学》杂志上。

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