قم بالتسجيل في النشرة الإخبارية للعلوم Wonder Theory على قناة CNN. استكشف الكون بأخبار الاكتشافات الرائعة والتقدم العلمي والمزيد.
ابتكر العلماء روبوتات حية صغيرة من خلايا بشرية يمكنها التحرك في طبق المختبر، وربما تكون قادرة في يوم من الأيام على المساعدة في شفاء الجروح أو الأنسجة التالفة، وفقًا لدراسة جديدة.
أطلق فريق من جامعة تافتس ومعهد ويس بجامعة هارفارد على هذه الإبداعات اسم “الإنسان الآلي”. يعتمد البحث على عمل سابق لبعض العلماء أنفسهم، الذين صنعوا أول روبوتات حية، أو xenobots، من خلايا جذعية مصدرها أجنة الضفدع الأفريقي المخالب (Xenopus laevis).
وقال مؤلف الدراسة مايكل ليفين، أستاذ علم الأحياء في جامعة فانيفار بوش في كلية تافتس للفنون والعلوم: “اعتقد بعض الناس أن سمات xenobots تعتمد كثيرًا على حقيقة أنها جنينية وبرمائية”.
“لا أعتقد أن هذا له علاقة بكوني جنينًا. هذا لا علاقة له بكونك ضفدع. أعتقد أن هذه خاصية أكثر عمومية للكائنات الحية.
“نحن لا ندرك كل الكفاءات التي تمتلكها خلايا الجسم.”
وقال ليفين إن الروبوتات أثناء وجودها على قيد الحياة لم تكن كائنات حية كاملة لأنها لم تكن لديها دورة حياة كاملة.
“إنه يذكرنا بهذه الفئات الثنائية القاسية التي تعاملنا معها: هل هذا روبوت، هل هذا حيوان، هل هذا آلة؟ هذه الأنواع من الأشياء لا تخدمنا جيدًا. نحن بحاجة إلى تجاوز ذلك.”
ونشر البحث يوم الخميس في مجلة العلوم المتقدمة.
كيف صنعوها؟
استخدم العلماء خلايا بشرية بالغة من القصبة الهوائية، أو القصبة الهوائية، من متبرعين مجهولين من مختلف الأعمار والجنس. وقال جيزيم، المؤلف المشارك للدراسة، إن الباحثين ركزوا على هذا النوع من الخلايا لأنه من السهل نسبيًا الوصول إليها بسبب العمل على فيروس كورونا وأمراض الرئة، والأهم من ذلك، بسبب الميزة التي يعتقد العلماء أنها تجعل الخلايا قادرة على الحركة. جوموسكايا، طالبة دكتوراه في جامعة تافتس.
خلايا القصبة الهوائية مغطاة بنتوءات تشبه الشعر تسمى الأهداب، وهي تموج ذهابًا وإيابًا. وهي تساعد عادةً خلايا القصبة الهوائية على دفع الجزيئات الصغيرة التي تجد طريقها إلى الممرات الهوائية في الرئتين. وقد أظهرت دراسات سابقة أيضًا أن الخلايا يمكن أن تشكل عضويات، وهي كتل من الخلايا تستخدم على نطاق واسع في الأبحاث.
أجرت جوموسكايا تجارب على التركيب الكيميائي لظروف نمو خلايا القصبة الهوائية، ووجدت طريقة لتشجيع الأهداب على التوجه نحو الخارج على الأعضاء العضوية. وبمجرد عثورها على المصفوفة الصحيحة، أصبحت العضيات متحركة بعد بضعة أيام، حيث تعمل الأهداب مثل المجاديف إلى حد ما.
وقالت: “لم يحدث شيء في اليوم الأول أو اليوم الثاني أو اليوم الرابع أو الخامس، ولكن كما تفعل البيولوجيا عادة، في اليوم السابع تقريبًا، كان هناك تحول سريع”. “لقد كانت مثل زهرة متفتحة. وبحلول اليوم السابع، انقلبت الأهداب وأصبحت في الخارج.
“في طريقتنا، ينمو كل إنسان آلي من خلية واحدة.”
وهذا التجميع الذاتي هو ما يجعلها فريدة من نوعها. وقال ليفين إن الروبوتات البيولوجية صنعها علماء آخرون، لكن تم تصنيعها يدويًا عن طريق صنع قالب وخلايا بذر لتعيش فوقها.
أشكال وأحجام مختلفة
لم تكن الروبوتات التي أنشأها الفريق متطابقة.
كان بعضها كرويًا ومغطى بالكامل بالأهداب، بينما كان البعض الآخر على شكل كرة القدم ومغطى بشكل غير منتظم بالأهداب. لقد تحركوا أيضًا بطرق مختلفة – بعضهم في خطوط مستقيمة، والبعض الآخر في دوائر ضيقة، بينما جلس آخرون وهزوا، وفقًا لبيان صحفي حول الدراسة. لقد نجوا لمدة تصل إلى 60 يومًا في ظروف المختبر.
وقال ليفين وجوموسكايا إن التجارب الموضحة في هذه الدراسة الأخيرة لا تزال في مرحلة مبكرة، لكن الهدف هو معرفة ما إذا كان يمكن للروبوتات أن يكون لها تطبيقات طبية. ولمعرفة ما إذا كانت مثل هذه التطبيقات ممكنة، فحص الباحثون ما إذا كانت الروبوتات قادرة على التحرك فوق الخلايا العصبية البشرية المزروعة في طبق المختبر الذي تم “خدشه” لتقليد الضرر.
وأشارت الدراسة إلى أنهم فوجئوا برؤية الروبوتات تشجع النمو في المنطقة المتضررة من الخلايا العصبية، على الرغم من أن الباحثين لم يفهموا بعد آلية الشفاء.
وقال فالك تاوبر، قائد المجموعة في مركز فرايبورغ للمواد التفاعلية والتقنيات الحيوية في جامعة فرايبورغ في ألمانيا، إن الدراسة قدمت أساسًا للجهود المستقبلية لاستخدام الروبوتات الحيوية في وظائف مختلفة وصنعها في أشكال مختلفة.
وقال تاوبر، الذي لم يشارك في البحث، إن الروبوتات أظهرت “سلوكًا مدهشًا”، خاصة عندما تحركت عبر خدوش في الخلايا العصبية البشرية وأغلقتها في النهاية.
وقال إن القدرة على إنشاء هذه الهياكل من خلايا المريض نفسه تشير إلى تطبيقات متنوعة سواء في المختبر أو ربما داخل البشر في نهاية المطاف.
وقال ليفين إنه لا يعتقد أن الروبوتات تشكل أي مخاوف أخلاقية أو تتعلق بالسلامة. وقال إنها ليست مصنوعة من أجنة بشرية، أو الأبحاث مقيدة بشدة، أو معدلة وراثيا بأي شكل من الأشكال.
“لديهم بيئة مقيدة للغاية يعيشون فيها، لذلك ليس هناك احتمال أن يخرجوا بطريقة أو بأخرى أو يعيشون خارج المختبر. وقال: “لا يمكنهم العيش خارج تلك البيئة المحددة للغاية”. “إنهم يتمتعون بفترة حياة طبيعية، لذا بعد بضعة أسابيع، يتحللون بيولوجيًا بسلاسة.”
لمزيد من الأخبار والنشرات الإخبارية لـ CNN، قم بإنشاء حساب على CNN.com