Anthrobots : de minuscules robots vivants fabriqués à partir de cellules humaines surprennent les scientifiques

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Des scientifiques ont créé de minuscules robots vivants à partir de cellules humaines, capables de se déplacer dans une assiette de laboratoire et pourrait un jour aider à guérir des blessures ou des tissus endommagés, selon une nouvelle étude.

Une équipe de l’Université Tufts et du Wyss Institute de l’Université Harvard ont surnommé ces créations des anthrobots. La recherche s’appuie sur des travaux antérieurs de certains des mêmes scientifiques qui ont fabriqué les premiers robots vivants, ou xénobots, à partir de cellules souches provenant d’embryons de grenouille africaine à griffes (Xenopus laevis).

“Certaines personnes pensaient que les caractéristiques des xénobots reposaient en grande partie sur le fait qu’ils étaient embryonnaires et amphibiens”, a déclaré l’auteur de l’étude Michael Levin, professeur de biologie Vannevar Bush à la Tufts’ School of Arts & Sciences.

« Je ne pense pas que cela ait quelque chose à voir avec le fait d’être un embryon. Cela n’a rien à voir avec le fait d’être une grenouille. Je pense qu’il s’agit d’une propriété beaucoup plus générale des êtres vivants », a-t-il déclaré.

«Nous ne réalisons pas toutes les compétences que possèdent nos propres cellules corporelles.»

De leur vivant, les anthrobots n’étaient pas des organismes à part entière car ils ne disposaient pas d’un cycle de vie, dit Lévine.

« Cela nous rappelle ces catégories binaires dures avec lesquelles nous avons fonctionné : est-ce un robot, est-ce un animal, est-ce une machine ? Ce genre de choses ne nous sert pas très bien. Nous devons aller au-delà de cela.

La recherche a été publiée jeudi dans le revue Science avancée.

Les scientifiques ont utilisé des cellules humaines adultes provenant de la trachée, ou trachée, provenant de donneurs anonymes d’âges et de sexes différents. Les chercheurs se sont concentrés sur ce type de cellules parce qu’elles sont relativement faciles d’accès en raison des travaux sur le Covid-19 et les maladies pulmonaires et, plus important encore, en raison d’une fonctionnalité qui, selon les scientifiques, rendrait les cellules capables de bouger, a déclaré Gizem, co-auteur de l’étude. Gumuskaya, doctorante à Tufts.

Les cellules trachéales sont recouvertes de projections capillaires appelées cils qui ondulent d’avant en arrière. Ils aident généralement les cellules trachéales à expulser de minuscules particules qui se frayent un chemin dans les voies respiratoires des poumons. Des études antérieures avaient également montré que les cellules pouvaient former des organoïdes, des amas de cellules largement utilisés pour la recherche.

Gumuskaya a expérimenté la composition chimique des conditions de croissance des cellules trachéales et a trouvé un moyen d’encourager les cils à se tourner vers l’extérieur sur les organoïdes. Une fois qu’elle a trouvé la bonne matrice, les organoïdes sont devenus mobiles au bout de quelques jours, les cils agissant un peu comme des rames.

“Rien ne s’est produit le premier, le deuxième, le quatrième ou le cinquième jour, mais comme le fait habituellement la biologie, vers le septième jour, il y a eu une transition rapide”, a-t-elle déclaré. «C’était comme une fleur épanouie. Au septième jour, les cils s’étaient retournés et étaient à l’extérieur.

“Dans notre méthode, chaque anthrobot se développe à partir d’une seule cellule.”

C’est cet auto-assemblage qui les rend uniques. Des robots biologiques ont été fabriqués par d’autres scientifiques, mais ils ont été construits à la main en fabriquant un moule et en semant des cellules pour vivre dessus, a déclaré Levin.

Différentes formes et tailles

Les anthrobots créés par l’équipe n’étaient pas identiques.

Certains étaient sphériques et entièrement recouverts de cils, tandis que d’autres avaient davantage la forme d’un ballon de football et étaient recouverts de manière irrégulière de cils. Ils se déplaçaient également de différentes manières – certains en lignes droites, d’autres en cercles serrés, tandis que d’autres restaient assis et se tortillaient, selon un communiqué de presse sur l’étude. Ils ont survécu jusqu’à 60 jours dans des conditions de laboratoire.

Les expériences décrites dans cette dernière étude en sont à leurs débuts, mais l’objectif est de découvrir si les anthrobots pourraient avoir des applications médicales, ont déclaré Levin et Gumuskaya. Pour voir si de telles applications pourraient être possibles, les chercheurs ont examiné si les anthrobots étaient capables de se déplacer sur des neurones humains cultivés dans une assiette de laboratoire qui avaient été « grattées » pour imiter des dommages.

Ils ont été surpris de voir les anthrobots encourager la croissance dans la région endommagée des neurones, bien que les chercheurs ne comprennent pas encore le problème. mécanisme de guérison, a noté l’étude.

Falk Tauber, chef de groupe au Centre de Fribourg pour les matériaux interactifs et les technologies bioinspirées de l’Université de Fribourg en Allemagne, a déclaré que l’étude fournissait une base pour les efforts futurs visant à utiliser les biobots pour différentes fonctions et à les fabriquer sous différentes formes.

Tauber, qui n’a pas participé à la recherche, a déclaré que les anthrobots présentaient un « comportement surprenant », en particulier lorsqu’ils traversaient – ​​et finalement fermaient – ​​des rayures dans les neurones humains.

Il a déclaré que la capacité de créer ces structures à partir des propres cellules d’un patient suggérait diverses applications à la fois en laboratoire et peut-être finalement chez l’homme.

Levin a déclaré qu’il ne pensait pas que les anthrobots posaient des problèmes d’éthique ou de sécurité. Ils ne sont pas fabriqués à partir d’embryons humains, ni issus de recherches strictement limitées, ni génétiquement modifiés de quelque manière que ce soit, a-t-il déclaré.

« Ils vivent dans un environnement très restreint, il n’y a donc aucune possibilité qu’ils sortent ou vivent en dehors du laboratoire. Ils ne peuvent pas vivre en dehors de cet environnement très spécifique », a-t-il déclaré. “Ils ont une durée de vie naturelle, donc après quelques semaines, ils se biodégradent de manière transparente.”