Органоиды из человеческих клеток помогли нейронам восстанавливать нарушенные нервные связи в экспериментах in vitro («в пробирке»). Исследование опубликовано в журнале Advanced Science.
Исследователи из Университета Тафтса и Института Висса Гарвардского университета вырастили из клеток трахеи человека биороботов — «антроботов», которые самостоятельно перемещались и помогали нейронам восстанавливаться в лабораторных экспериментах. В будущем технология поможет выявлять болезни или доставлять лекарства.
В качестве основы для роботов исследователи использовали клетки трахеи взрослого человека, которые обычно образуют слизистую оболочку дыхательных путей в легких. У этих клеток есть реснички — отростки, напоминающие волоски, которые колеблются и помогают легким выталкивать посторонние крошечные частицы. Выращенные в пробирке, такие клетки спонтанно образуют крошечные многоклеточные сферы — органоиды.
Исследователи разработали условия для роста, которые побуждали реснички на органоиде формироваться на внешней стороне. Через несколько дней сферы начали передвигаться, приводимые в движение отростками, работающими как весла. В процессе развития они принимали разные формы и демонстрировали разные виды движений.
Некоторые органоиды были сферическими и полностью покрытыми ресничками, а некоторые — напоминали футбольный мяч из множества многогранников или были покрыты ресничками только с одной стороны. Они путешествовали по прямым линиям, двигались по узким кругам, комбинировали эти движения или просто стояли на месте и извивались.
Исследователи провели лабораторный тест, чтобы увидеть, как антроботы могут лечить раны. Они вырастили в пробирке двумерный слой из человеческих нейронов, а потом создали «рану», процарапав слой тонким металлическим стержнем.
Чтобы гарантировать, что разрыв будет подвергаться воздействию плотной концентрации антроботов, они создали «суперботов» — кластер, который естественным образом образуется, когда органоиды оказываются в небольшом пространстве. Антроботы вызвали значительный повторный рост нейронов, создав мостик из этих нервных клеток такой же толщины, как и остальные здоровые клетки на пластине. При этом в отсутствии органоидов «шрам» не зарастал.
Исследователи рассматривают антроботы как новый способ изучения того, как клетки взаимодействуют и общаются в организме. Они также предполагают использовать эти подвижные органоиды в качестве новых терапевтических агентов, которые можно будет получить из клеток пациента и использовать для лечения различных заболеваний.
На обложке: разные формы антроботов. Изображение: Gizem Gumuskaya, Tufts
