En un notable experimento de laboratorio, diminutos «biobots» creados a partir de células de la tráquea humana estimularon la auto-reparación de tejido neuronal dañado. Esto podría augurar un futuro donde tales creaciones circulen por nuestros cuerpos, reparando daños, suministrando medicamentos y realizando más funciones.
Contexto: Un estudio divulgado en 2020 , llevado a cabo por investigadores de la Universidad de Tufts y la Universidad de Vermont (UVM), recopiló y cultivó células de la piel de embriones de rana hasta que formaron pequeñas esferas.
Posteriormente, estas esferas fueron moldeadas en formas específicas según lo dictado por un algoritmo , a las cuales se les añadieron capas de células madre cardíacas en localizaciones exactas.
Una vez finalizado el proceso, los investigadores crearon «xenobots», compuestos por células de rana, capaces de moverse y ejecutar acciones inéditas basadas en su diseño específico: un tipo de xenobot podía, por ejemplo, empujar pequeñas esferas en una placa de Petri , mientras que otro giraba en círculos.
Joshua Bongard, investigador codirector del proyecto, afirmó en aquel momento:
Son máquinas vivas novedosas. No son robots tradicionales ni una especie animal conocida. Representan una nueva categoría de artefactos: organismos vivos programables.
Los investigadores sugirieron que estos biobots podrían, en un futuro, navegar por el cuerpo humano para administrar medicamentos, realizar cirugías, limpiar placas en las paredes arteriales y más.
En 2021, los xenobots fueron mejorados para ser más rápidos, tener memoria y eliminar la necesidad de células cardíacas. Sin embargo, un desafío persistía: al estar compuestos de células de rana, probablemente provocarían una respuesta inmunológica en humanos. Aunque la inmunosupresión podría evitar esto, aumentaría el riesgo de infecciones en los pacientes.
Antrobots al servicio: Inspirándose en los xenobots, los científicos de Tufts desarrollaron «antrobots».
Estos nuevos biobots provienen de células humanas adultas, permitiendo que un paciente utilice sus propias células y evite desencadenar una respuesta inmune. Además, los biobots no se reproducen y se biodegradan tras 45 a 60 días en laboratorio, minimizando aún más los riesgos para los pacientes.
Los antropobots resultan ser más sencillos de producir que sus antecesores.
Gizem Gumuskaya, coautor del estudio, explicó:
Los antropobots se autoensamblan en el laboratorio. A diferencia de los xenobots, no necesitan herramientas como pinzas o bisturís para su formación. Además, empleamos células adultas, incluso de pacientes de edad avanzada, en vez de células embrionarias.
Aumentamos su escalabilidad. Podemos generar muchos de estos robots simultáneamente, lo que representa un avance importante hacia el desarrollo de herramientas terapéuticas.
Metodología: Para fabricar un antropobot, los investigadores inician con una célula única tomada de la superficie de la tráquea humana. Estas células poseen estructuras similares a pelos, llamadas «cilias», que ayudan a filtrar partículas inhaladas y protegen los pulmones.
Posteriormente, esta célula se cultiva en un ambiente que simula la tráquea humana, permitiéndole crecer y dividirse durante dos semanas.
Después, el equipo de Tufts tiene un conjunto esférico de células, cuyos cilios están inicialmente en el interior. Los colocan entonces en una solución que hace que estas estructuras se orienten hacia el exterior. En pocos días, los cilios comienzan a funcionar como remos, impulsando al antropobot dentro de su placa de Petri.
Aunque no existían dos antropobots idénticos, el equipo descubrió que generalmente se clasificaban en ciertas categorías. Algunos eran esféricos y cubiertos de cilios, moviéndose principalmente en su lugar. Otros, con forma similar a una pelota de fútbol y áreas de cilios, se desplazaban horizontalmente por trayectos más largos.
Estas variaciones en forma y función podrían servir para distintos tipos de terapias en el futuro.
Reparación neuronal: Como prueba, el equipo de Tufts creó una capa bidimensional de neuronas en una placa de Petri, que luego dañaron con una varilla metálica. Colocaron una alta concentración de antropobots sobre parte de la «herida».
Sorprendentemente, la presencia de los antropobots pareció promover la curación: se observó crecimiento de nuevas neuronas debajo de los antropobots, pero no en las áreas expuestas.
Según manifestó Michael Levin, líder del estudio y director del Centro de Biología Regenerativa y del Desarrollo de Tufts
Es asombroso e inesperado que células traqueales normales de un paciente, sin modificación genética, puedan moverse autónomamente y estimular el crecimiento neuronal en áreas dañadas.
Actualmente estamos investigando cómo funciona este mecanismo de curación y explorando qué más pueden hacer estas estructuras.