Diese Roboter aus Menschenzellen sollen Neuronal-Strukturen reparieren
Verschiedene „Anthrobots“ könnten künftig unterschiedliche medizinische Aufgaben übernehmen. (Bild: Tufts University/ Gizem Gumuskaya)
Biomediziner:innen der Tufts Universität haben winzige biologische Roboter aus menschlichen Zellen konstruiert, die neuronale Zellstrukturen reparieren können.
Damit gehen über die Design-Lebewesen Xenobots 2.0 hinaus, die sie 2021 aus Frosch-Embryonalzellen erschufen. Die Anthrobots unterscheiden sich auch in der Fortbewegung von ihren Vorbildern.
Zellen aus der Luftröhre fördern neuronales Zellwachstum
Michael Levin führte bereits die Arbeiten an den Xenobots und entdeckte nun zusammen mit seiner Doktorantin Gizem Gumuskaya, dass die Bots aus menschlichen Zellen auch ohne genetische Modifikationen erstaunliche Fähigkeiten aufweisen.
Die zugrunde gelegte Frage in der aktuellen Studie, die sie in der Fachzeitschrift Advanced Studies veröffentlichten, lautete: Können die Zellen aus ihrem natürlichen Kontext herausgenommen und zu neuen „Körperplänen“ kombiniert werden, um neue Aufgaben zu übernehmen?
Architektin baut Zellstruktur für neue Funktionen
Gumuskaya sagte in der Pressemitteilung der Universität: „Wir wollten erforschen, was Zellen außer der Schaffung von Standardfunktionen im Körper noch tun können.“ Die Biologin hat bereits einen Abschluss in Architektur und ihre Kenntnisse kombiniert.
Das Ergebnis: „Durch die Umprogrammierung der Interaktionen zwischen den Zellen können neue multizelluläre Strukturen geschaffen werden, ähnlich wie Steine und Ziegel zu verschiedenen Strukturelementen wie Mauern, Bögen oder Säulen angeordnet werden können.“ Die verschiedenen Strukturen haben unterschiedliche Größen – von der Haaresbreite bis zu Bleitstiftspitze – und Fähigkeiten.
Superzelle bessert Neuronenstruktur aus
Sie fanden nicht nur heraus, dass sie neue multizelluläre Strukturen schaffen können, sondern das diese auch neue Fähigkeiten besitzen. Eine Struktur aus Anthrobots, die sie „Superzelle“ nannten, konnte eine Struktur aus Neuronen in einer Petrischale „reparieren“.
Die Wissenschaftler:innen hatten sie durch Kratzen an einer neuralen Schicht beschädigt und die Anthrobots förderten das Wachstum in den entstandenen Lücken. In der Luftröhre zeigten die Zellen diese Fähigkeit nicht.
Reparaturmechnismus unbekannt
Levin erklärte: „Es ist faszinierend und völlig unerwartet, dass normale Luftröhrenzellen von Patienten, ohne ihre DNA zu verändern, sich selbstständig bewegen und das Wachstum von Neuronen in einem geschädigten Bereich fördern können.“
Allerdings kann bisher niemand sagen, wie der Heilungsmechanismus funktioniert. Levin betont die Vorteile, die eigenen Zellen des Patienten zur Therapie zu verwenden.
Anthrobot arbeitet ohne Immunsuppression
Die körpereigenen Zellen lösen keine Immunreaktion aus und so müssen auch keine Immunreaktion-unterdrückenden Medikamente gegeben werden. Zudem bestehe keine Gefahr einer Verbreitung außerhalb des menschlichen Körpers, weil die Anthrobots nur unter sehr speziellen Bedingungen überleben können.
Gumuskaya nennt einen weiteren Vorteil: „Anthrobots bauen sich in der Laborschale selbst auf.“ Sie müssen nicht, wie Xenobots, mit Werkzeugen bearbeitet werden. Zudem kann man im Gegensatz zu den Vorgängern erwachsene Zellen dafür nutzen.
Anthrobots gegen Arteriosklerose
Die Wissenschaftler:innen können sich in der Zukunft vorstellen, Anthrobots zum Beseitigen von Plaque in den Arterien von Arteriosklerose-Patient:innen zu verwenden.
Die Zellstrukturen aus dem Labor könnten Rückenmarks und Netzhautschäden reparieren, Bakterien und Krebszellen erkennen oder Medikamente zielgenau verabreichen. Wie groß die Anwendungsfälle sein können, wissen sie jedoch nicht, denn die Arbeiten stehen noch am Anfang.
