Los sorprendentes minirobots vivos fabricados con células humanas que podrían usarse en medicina
Katie Hunt
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(CNN) —Un grupo de científicos creó robots vivos en miniatura a partir de células humanas que pueden moverse en una placa de laboratorio y, algún día, podrían ayudar a curar heridas o tejidos dañados, según señaló un nuevo estudio.
Un equipo de la Universidad de Tufts y del Instituto Wyss de la Universidad de Harvard ha llamado a estas creaciones "anthrobots". La investigación se basa en trabajos anteriores de algunos de los mismos científicos que crearon los primeros robots vivos, o xenobots, a partir de células madre obtenidas de embriones de la rana africana con garras (Xenopus laevis).
"Algunas personas pensaban que las características de los xenobots dependían en gran medida del hecho de que son embrionarios y anfibios", dijo el autor del estudio Michael Levin, profesor del Departamento de Biología Vannevar Bush de la Escuela de Artes y Ciencias de Tufts. “No creo que esto tenga nada que ver con ser un embrión. Esto no tiene nada que ver con ser una rana. Creo que esta es una propiedad mucho más general de los seres vivos”, explicó. "No nos damos cuenta de todas las competencias que tienen las células de nuestro propio cuerpo".
Mientras estuvieron vivos, los "anthrobots" no fueron organismos completos porque no tenían un ciclo de vida completo, dijo Levin.
“Nos recuerda estas duras categorías binarias con las que hemos operado: ¿es un robot, es un animal, es una máquina? Este tipo de cosas no nos sirven muy bien. Necesitamos ir más allá de eso”.
Gizem Gumuskaya es un estudiante de doctorado en la Universidad de Tufts que ayudó a crear los "anthrobots". Foto: Gizem Gumuskaya, Tufts University
¿Cómo los crearon?
Los científicos utilizaron células humanas adultas de la tráquea de donantes anónimos de diferentes edades y sexos. Los investigadores se centraron en este tipo de células por lo relativamente fácil que resulta acceder a ellas —debido al trabajo sobre covid-19 y otras enfermedades pulmonares— y, lo que es más importante, debido a una característica que los científicos creían que haría que las células fueran capaces de moverse, afirmó la coautora del estudio, Gizem Gumuskaya, estudiante de doctorado en Tufts.
Las células traqueales están cubiertas por proyecciones parecidas a pelos llamadas cilios que se mueven hacia adelante y hacia atrás. Por lo general, los cilios ayudan a las células traqueales a expulsar partículas diminutas que llegan a las vías respiratorias de los pulmones. Estudios anteriores también habían demostrado que las células pueden formar organoides, grupos de células ampliamente utilizados para la investigación.
Gumuskaya experimentó con la composición química de las condiciones de crecimiento de las células traqueales y encontró una manera de alentar a los cilios a mirar hacia afuera en los organoides. Una vez que encontró la matriz correcta, los organoides se volvieron móviles después de unos días, y los cilios actuaron de forma similar a remos.
"No pasó nada el día uno, el día dos, el día cuatro o el quinto, pero como suele ocurrir en biología, alrededor del día siete, hubo una transición rápida", dijo. “Era como una flor floreciendo. Para el séptimo día, los cilios se habían volteado y estaban afuera". "En nuestro método, cada 'anthrobots' crece a partir de una sola célula".
Es este autoensamblaje lo que los hace únicos. Otros científicos han fabricado robots biológicos, pero fueron construidos a mano haciendo un molde y sembrando células para que vivan sobre el molde, explicó Levin.
Cada anthrobot crece a partir de una sola célula. Foto: Gizem Gumuskaya, Tufts University
Diferentes formas y tamaños
Los "anthrobots" que creó el equipo no eran idénticos.
Algunos eran esféricos y estaban completamente cubiertos de cilios, mientras que otros tenían más forma de pelota de fútbol y estaban cubiertos de cilios de forma irregular. También se movían de diferentes maneras: algunos en línea recta, otros en círculos cerrados, mientras que otros se sentaban y se movían, de acuerdo con un comunicado de prensa sobre el estudio. Sobrevivieron hasta 60 días en condiciones de laboratorio.
Los experimentos descritos en este último estudio se encuentran en una etapa inicial, pero el objetivo es descubrir si los anthrobots podrían tener aplicaciones médicas, dijeron Levin y Gumuskaya. Para ver si tales aplicaciones podrían ser posibles, los investigadores examinaron si los "anthrobots" eran capaces de moverse sobre neuronas humanas cultivadas en una placa de laboratorio que había sido "rayada" para simular daño en el tejido.
Se sorprendieron al ver que los "anthrobots" estimulaban el crecimiento de la región dañada de las neuronas, aunque los investigadores aún no comprenden el mecanismo de curación, señaló el estudio.
Falk Tauber, líder de grupo del Centro de Materiales Interactivos y Tecnologías Bioinspiradas de Friburgo de la Universidad de Friburgo en Alemania, dijo que el estudio proporcionó una base para esfuerzos futuros para utilizar los biorobots para diferentes funciones y fabricarlos en diferentes formas.
Un "anthrobot", en verde, crece a través de un rasguño a través del tejido neuronal, en rojo. Foto: Gizem Gumuskaya, Tufts University
Tauber, que no participó en la investigación, dijo que los "anthrobots" exhibieron un "comportamiento sorprendente", en particular cuando atravesaron (y finalmente cerraron) rasguños en las neuronas humanas.
Dijo que la capacidad de crear estas estructuras a partir de las propias células de un paciente sugería diversas aplicaciones tanto en el laboratorio como quizás, en última instancia, en humanos.
Levin dijo que no creía que los "anthrobots" plantearan ningún problema ético o de seguridad. No están hechos a partir de embriones humanos —una investigación que está estrictamente restringida— ni modificados genéticamente de ninguna manera, aseguró.
“Viven en un entorno muy restringido, por lo que no hay posibilidad de que de alguna manera salgan o vivan fuera del laboratorio. No pueden vivir fuera de ese entorno tan específico”, afirmó. "Tienen una vida natural, por lo que después de unas semanas, simplemente se biodegradan sin problemas".
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