In een laboratoriumexperiment hebben biologische robots gekweekt uit menselijke cellen een brug gevormd tussen beschadigde hersencellen. Dat leidde tot weefselgroei die de beschadiging overbrugt.

Biologische robots gemaakt van cellen uit de menselijke luchtpijp kunnen het herstel van gewond hersenweefsel in het lab bevorderen. Hoewel het onderzoek zich nog in een vroeg stadium bevindt, betekent dat misschien dat zulke robots ooit de schade van een beroerte of verlamming kunnen repareren.

In 2020 creëerden biomedisch ingenieur Michael Levin van de Tufts-universiteit in Massachusetts en zijn collega’s levende robots uit kikkercellen, xenobots genaamd. Een jaar later ontdekten ze tot hun verrassing dat de xenobots zich kunnen voortplanten.

‘Er is heel lang verkeerd naar een alzheimermedicijn gezocht’
LEES OOK
‘Er is heel lang verkeerd naar een alzheimermedicijn gezocht’

Deze keer kweekten de onderzoekers drie weken lang menselijke luchtpijpcellen zo dat ze beweeglijke  clusters van cellen vormden, anthrobots genaamd. Deze varieerden in afmetingen van 30 tot 500 micrometer. Het gebruik van menselijke cellen in plaats van kikkercellen vermindert het risico dat de robots door het menselijk immuunsysteem worden afgestoten.

Anthrobots

De anthrobots zijn bedekt met piepkleine haarachtige structuren, cilia, die fungeren als flexibele roeispanen om ze voort te stuwen. Dat doen ze met een snelheid tot 50 micrometer per seconde. Na vorming kunnen de bots vier tot zes weken overleven in laboratoriumomstandigheden. Daarna breken ze weer af.

Wanneer meerdere anthrobots samen in een petrischaaltje worden gezet, voegen ze zich samen tot grotere ’superbots’, die elk uit enkele anthrobots bestaan, ontdekten de onderzoekers. Om na te gaan of superbots genezing kunnen beïnvloeden, kweekten de onderzoekers een laag menselijke hersencellen in een schaaltje, waarna ze een deel van de cellen wegkrasten om een ‘wond’ van ongeveer een halve millimeter breed te maken.

Een kras in kunstmatig hersenweefsel wordt overbrugd Beeld: Michael Levin et al, CC BY-NC-ND 4.0.

Superbots

Vervolgens plaatsten ze de superbots op plaatsen in de kras, zodat elke superbot een brug vormde tussen hersencellen aan weerszijden van de kras. Binnen drie dagen was er hersenweefsel gegroeid onder de bruggen. Op andere plaatsen langs de kras trad geen weefselgroei op. Dat suggereert dat de superbots de genezing in gang zetten.

’Het meest verbazingwekkende is hun vermogen om de genezing van littekens op te wekken’, zeggen de onderzoekers in hun publicatie. ‘De dichtheid van [hersenweefsel in] de opgewekte overbrugging, opgebouwd met behulp van onze bots, vertegenwoordigde volledig herstel van het oorspronkelijke weefsel.’

Volledig herstel

Dat een enkele menselijke cel zich kan voortplanten, en ook een kolonie kan vormen om een bewegende, functionele machine te worden, is onverwacht. Dat zegt hoogleraar mechanica Taher Saif van de Universiteit van Illinois Urbana-Champaign, niet betrokken bij het onderzoek. ‘Wat deze machine kan, zoals aangetoond door de auteurs, is fascinerend.’

’Het is niet duidelijk uit deze studie of de brug die door de anthrobots wordt gelegd ook voordelen biedt ten opzichte van bruggen afkomstig van andere biologische of gemanipuleerde raamwerkmaterialen’, zegt celbioloog Ann Rajnicek van de Universiteit van Aberdeen in Schotland. ’In het bijzonder is het mechanisme waarmee de anthrobots de groei over de kloof opwekken niet duidelijk. Is het een fysisch mechanisme, of is er een onverwacht bepaald micromilieu dat de anthrobots bieden?’