【科学强国】人体细胞机器人，神奇的修复能力

　　在未来的医学中，由患者自身细胞构建的“分子医生”可能会发现癌症、修复受伤组织，甚至去除血管中的斑块。近日，美国塔夫茨大学的科学家联合哈佛大学研究团队利用人体细胞，研发出了这样一种新型的“微型人体细胞机器人”。

图源：央视财经

　　“人体细胞机器人”问世

　　这种新型的“微型人体细胞机器人”，名为“Anthrobots”，由人体细胞构成，直径约在30到500微米。它无需进行基因改造，就可以实现自我组装、移动，并且将其添加到受伤的神经元中时，还可以帮助神经元进行自我修复。该研究于11月30日发表于《先进科学》（Advanced Science）杂志。

　　塔夫茨大学的发育生物学家迈克尔·莱文（Michael Levin）是该研究的负责人，他在4年前制造了他的第一个“活体机器人”。他和同事们将非洲爪蛙的胚胎心脏和皮肤细胞缝合在一起，创造出一种带有纤毛的类器官，纤毛是来回移动的细小毛发，使其能够爬行甚至游泳。这个“机器人”用于带走海洋中的微塑料或攻击癌细胞。

　　在此基础上，莱文的研究生吉泽姆·古姆斯卡娅（Gizem Gumuskaya）以成人气管内的细胞制造出“人体细胞机器人”。古姆斯卡娅解释称，之所以选用气管细胞，是因为这些细胞相对比较容易获得，且有助于研究肺部疾病。

　　据悉，每一个微型人体细胞机器人都是从单个细胞中生长出来的，这也意味着每个微型人体细胞机器人都是独一无二的，其拥有不同的尺寸或者形状，移动方式也略有不同。这些机器人有的完全被纤毛覆盖，有的不规则地被纤毛覆盖。从移动方式来看，有的机器人呈直线移动，有的机器人则是绕圈移动。不过这些机器人都在实验室环境下存活了60天。

图源：央视财经

　　研究尚处于早期研究阶段

　　莱文和古姆斯卡娅介绍称，这项研究目前还处于早期阶段，研究的目标是探索这种机器人是否能应用于医疗领域。据悉，为了这一目标，研究人员让这些机器人在装有被划伤神经细胞的培养皿中移动，结果其惊讶地发现机器人在穿过受损神经细胞时，的确能促进神经细胞受损区域生长。不过研究人员坦言，目前暂不清楚为何会发生这种情况。

　　对于这些机器人的安全和道德问题，莱文表示，这些机器人不会造成任何安全和道德问题。“这些机器人不是由人体胚胎制成的，也没有涉及到任何形式的基因改造问题。”莱文补充称，这些机器人的生存环境也非常有限，其无法生存在特定环境以外。此外，这些机器人也有自然寿命，一般会在数周后自行降解。

　　研究人员表示，Anthrobots将来可能会用于个性化医疗，有望发现癌症、修复受损组织，甚至清除血管中的斑块。

　　细胞机器人的修复能力

　　2020年，美国的研究团队利用从非洲爪蟾胚胎中获得的活细胞，将它们组装成全球首个活体机器人（Xenobots）。

　　它可以进行自我修复，使用的皮肤和心脏细胞来自于青蛙胚胎的干细胞。其与大多数机器人的不同之处在于，它不是由塑料或金属制成，而是完全由有机细胞材料制成的。

　　由于使用的细胞正是来自于非洲爪蟾早期胚胎，因此它以非洲爪蟾（Xenopus laevis）的名字命名为“Xenobots”。它大约有0.04英寸宽，不到一毫米，小到足以在人体中穿行，可以工作、游泳、散步，甚至可以在没有食物的情况下存活数周。

　　研究人员表示：“随着时间的推移，传统机器人会退化，可能产生有害的生态和健康副作用。”Xenobots相较于传统机器人对环境更友好，对人类健康更安全，是解决机器人退化问题的有效方法。

　　创伤、出生缺陷、癌症、衰老等困扰人类的问题之所以存在，是因为我们无法预测和控制细胞的群体行为。而当科学家更深入地理解像Xenobots这样的可重构有机体后，或许就能更精准地控制细胞行为。

　　未来，人类可以通过编程让它们清除水体中的微塑料，将靶向药物运送到患者体内，以及助力疫苗研发等。这些微小的“分子医生”或许还可为外伤、先天缺陷、癌症、衰老等提供更直接、更个性化的药物治疗。中国人民大学哲学院副教授王小伟认为，这些目标“未来可期”，但现阶段的研究成果距临床实际应用还有很多路要走。

　　（中国小康网综合中国科学报、央视财经、中国网、红星新闻、羊城晚报等）

　　来源：中国小康网

　　作者：风华

　　审核：龚紫陌