Wetenschappers lieten luchtpijpcellen uitgroeien tot bewegende klompjes cellen die als biobot in staat zijn weefselgroei te stimuleren.

Levende cellen zijn zonder meer bijzonder te noemen. Ze kunnen delen, samenwerken, elkaar helpen, met elkaar communiceren en zelfs bewegen (denk bijvoorbeeld aan zaadcellen). Wetenschappers van Tufts University en Harvard University combineerden deze eigenschappen – zónder genetische modificatie – in één klompje cellen. De resulterende biologische robot, anthrobot genoemd, kan in de toekomst als geneesmiddel worden ingezet, zo is te lezen in hun publicatie in Advanced Science.

Lees ook:

• Wetenschappers creëren ‘levende machientjes’
• Hoe en waar specialiseren stamcellen zich?
• Drie hybride robots

Haarachtige uitsteeksels

Een paar jaar geleden kwam hetzelfde team al met xenobots, levende ‘machientjes’ gemaakt van de hart- en huidcellen van kikkerembryo’s. Die waren in staat tot navigeren door smalle doorgangen. Bovendien konden ze zichzelf ‘genezen’: wanneer je ze uit elkaar snijdt, klitten de cellen daarna gewoon weer vast.

De onderzoekers, onder leiding van Michael Levin, vroegen zich af: kunnen dit soort biobots ook gemaakt worden van volwassen menselijke cellen? Ze gingen het proberen met cellen uit de luchtpijp. Deze cellen bezitten haarachtige uitsteeksels, cilia genoemd, die helpen stofdeeltjes uit de luchtwegen te verwijderen.

‘Varen’ in cirkels

Uit eerder onderzoek bleek al dat luchtpijpcellen graag samenklonteren wanneer je ze bij elkaar brengt. Dat bleek ook nu het geval. Ze vormden zogenoemde organoïden. Levin en collega’s optimaliseerden de groeicondities op zo’n manier dat sommigen ervan zo groot werden als de punt achter deze zin.

Na een paar dagen begonnen de anthrobots, zoals ze nu worden genoemd, rond te ‘varen’. De cilia dienden daarbij als ‘peddels’. Er ontstonden verschillende vormen van de bots. Elk van die vormen had zijn eigen unieke manier van bewegen. Zo waren er bollen met veel cilia die in een rechte lijn ‘vaarden’. Ook waren er voetbal-achtige bots (met cilia alleen op regelmatige terugkerende vlakken) die rondcirkelden, terwijl de onregelmatig gevormde cellenklompjes op één plek bleven wiebelen.

In zwermen genezen

De anthrobots bleven in het lab 45 tot 60 dagen in leven, maar in die tijd lieten ze een bijzondere eigenschap zien: ze konden zwermen vormen. En in die zwermvorm zijn ze in staat tot het bevorderen van het geneesproces van weefsels.

Dat laatste bewezen Levin en zijn team door sneetjes te maken in een tweedimensionaal laagje zenuwcellen. De anthrobots verzamelden zich vervolgens onder de ontstane kloven, waarna het zenuwweefsel hard ging groeien en de ‘wond’ snel genezen was. Hoe de bots dit voor elkaar kregen, weten de onderzoekers nog niet. Dat willen ze nog onderzoeken.

Medicijnen afleveren

De onderzoekers benadrukken vooral het feit dat er geen enkele genetisch modificatie aan te pas is gekomen bij het maken van de anthrobots. Volgens hen geeft het aan dat onze eigen cellen tot meer in staat zijn dan veel mensen denken. “De eigenschappen die we nu zien, komt al voor in bepaalde cellen; wij hebben ze slechts bij elkaar gebracht, waardoor je iets krijgt dat nog niet in de natuur bestaat”, geeft Gizem Gumuskaya, een van de onderzoekers, aan.

De levende ‘machientjes’ kunnen volgens het team worden ingezet in de geneeskunde. Ze hebben namelijk het voordeel dat ze van de patiënt zelf gemaakt kunnen worden, waardoor ze niet snel een vervelende immuunreactie veroorzaken. Ook breken ze na verloop van tijd vanzelf af en kunnen ze zich niet voortplanten.

Aan welke toepassingen in het menselijk lichaam zou je dan kunnen denken? Levin en collega’s hopen dat de anthrobots bijvoorbeeld de vettige plaques kunnen verwijderen die zich ophopen in de bloedvaten van patiënten met aderverkalking. Ook zouden ze ruggenmerg- of oogzenuwschade kunnen herstellen, kankercellen en bacteriën kunnen opsporen en zelfs medicijnen kunnen leveren aan bepaalde organen. Wij hopen met de onderzoekers mee!

Bronnen: Advanced Science, Tufts University via EurekAlert!

Beeld: Gizem Gumuskaya/Tufts University

Ben je geïnteresseerd in de wereld van wetenschap & technologie en wil je hier graag meer over lezen? Word dan lid van KIJK!