人類細胞制成微型“機器人”，可治愈受損神經元

“一旦我們了解了細胞群體愿意和能夠做什么，就可以開始控制它，不僅是為了獨立的‘機器人’，而且是為了再生醫學，包括重新長出四肢。”

科學家們研發出了一種新型的“微型人體細胞機器人”，名為“Anthrobots”。這種“機器人”無需進行基因改造，就可以實現自我組裝、移動，并且將其添加到受傷的神經元中時，它們還可以幫助神經元進行自我修復。該研究于11月30日發表于《先進科學》（Advanced Science）雜志。

研究人員表示，“Anthrobots”是用人類氣管細胞制造的，將來可能會用于個性化醫療，有望發現癌癥、修復受損組織，甚至清除血管中的斑塊。

美國塔夫茨大學（Tufts University）的發育生物學家邁克爾?萊文（Michael Levin）領導了這項研究，他和他的團隊曾在四年前創造了首批名為“Xenobots”的微型機器人，他們將非洲爪蛙胚胎的心臟和皮膚細胞“縫合”在一起，創造了一種帶有纖毛的類器官，纖毛是能夠來回移動的細小毛發，使其能夠爬行和游動。

但這些“異種機器人”的醫學應用有限，因為它們不是從人類細胞中提取的，而且它們必須被手動塑造成所需的形狀。

萊文的研究生吉澤姆?古姆斯卡婭（Gizem Gumuskaya）利用成人氣管細胞制造了新一代的“機器人”，研究人員希望氣管細胞的纖毛作為微小的“槳”，幫助“機器人”移動。古姆斯卡婭解釋稱，之所以選用氣管細胞，是因為這些細胞相對比較容易獲得，且有助于研究肺部疾病。

萊文和他的團隊在凝膠中培養了人類氣管皮膚細胞的球狀體兩周，然后將這些細胞團移走，在粘度較低的溶液中培養一周。這導致細胞上稱為纖毛的微小毛發移動到球狀體外部而不是內部。研究人員發現，由此產生的每個“Anthrobots”都含有幾百個細胞，它們經常以幾種模式中的一種游動，有的呈直線游動，有的按照圓圈或弧線的軌跡游動，有的則混亂地移動。

為了測試這些“Anthrobots”的治療潛力，萊文和他的同事們將幾個“Anthrobots”放在一個小盤子里。在那里，這些“機器人”融合在一起，形成了一個“超級機器人”（superobot），研究人員將其放置在被劃傷的神經組織的表層。三天之內，受損的神經元完全愈合。

“這是令人驚訝的，”古姆斯卡婭說，“因為‘Anthrobots’細胞能夠在不需要任何遺傳修飾的情況下執行修復功能。”

據美國有線電視新聞網報道，萊文和古姆斯卡婭稱，這項研究目前還處于早期階段，其目的是探索這種“機器人”是否能應用于醫療領域。他們驚訝地看到“Anthrobots”有助于修復神經元受損區域，但目前不清楚愈合的機制。

德國弗萊堡大學（Albert-Ludwigs-Universit?t Freiburg）互動材料和仿生技術中心的法爾克·陶伯（Falk Tauber）表示，這項研究為未來使用“生物機器人”實現不同功能提供了基礎。

萊文表示，他不認為這些“機器人”會造成任何安全和道德問題。“這些機器人不是由人體胚胎制成的，也沒有涉及到任何形式的基因改造。它們的生存環境也非常有限，不可能在實驗室之外生存。此外，它們有自然壽命，一般會在數周后自行降解。”

據《科學美國人》報道，這項研究引發爭議。英國愛丁堡大學（The University of Edinburgh）的發育生物學家杰米·戴維斯（Jamie Davies）表示，一旦球狀體從凝膠基質中釋放出來，纖毛就會跳動，這幾乎是不可避免的。這只是牛頓力學，純粹是一個偶然的函數，“我看不出這些纖毛揮舞的細胞團如何配得上‘機器人’這個詞。”

萊文和他的同事認為，無論有沒有基因工程，用人體自身組織制造的“Anthrobots”可以用來清理動脈、分解黏液或運送藥物。通過結合幾種細胞類型和探索其他刺激因素，也有可能開發出由生物材料制成的“生物機器人”，它們在可持續地構建和探索細胞的外層空間方面具有潛力。

“一旦我們了解了細胞群體愿意和能夠做什么，就可以開始控制它，不僅是為了獨立的‘機器人’，而且是為了再生醫學，包括重新長出四肢。” 萊文說。

參考文獻：

1. https://www.nature.com/articles/d41586-023-03777-x

2. https://www.nature.com/articles/d41586-023-03777-x

3. https://edition.cnn.com/2023/11/30/world/living-robots-from-human-cells-scn/index.html

4. https://www.scientificamerican.com/article/robots-made-from-human-cells-can-move-on-their-own-and-heal-wounds/