Hóa ra robot sinh học khuyến khích sự phát triển của tế bào thần kinh khi chúng được tự do!

Các nhà khoa học tại Đại học Tufts đã phát hiện ra một bước đột phá: các tế bào đường hô hấp trong phổi của chúng ta, thường được biết đến là tế bào cố định,
có thể biến thành robot sinh học di động có khả năng sửa chữa mô thần kinh bị tổn thương trong phòng thí nghiệm.

Hãy tưởng tượng một thế giới nơi các tế bào của cơ thể bạn, những tế bào được biết đến là cố định và không có khả năng di chuyển, trở thành những robot tí hon có khả năng sửa chữa các mô bị tổn thương.
Nghe có vẻ khoa học viễn tưởng? Vâng, không còn nữa!
Các nhà nghiên cứu tại Đại học Tufts đã phát hiện ra một bước đột phá: các tế bào đường hô hấp trong phổi của chúng ta, thường được gọi là "tế bào biểu mô",
có thể biến thành "anthrobot" sinh học di động có khả năng khuyến khích sự tái phát triển của tế bào thần kinh trong đĩa thí nghiệm.

Trước đây, người ta thường nghĩ rằng các tế bào biểu mô trong đường hô hấp của phổi chỉ đóng vai trò là "người gác cổng" - bộ lọc trung hòa các chất có hại từ không khí chúng ta hít thở.
Tuy nhiên, các nhà nghiên cứu tại Tufts đã đi ngược lại quan điểm truyền thống này.
Thay vì nuôi cấy các tế bào đường hô hấp trong một ma trận giống như gel giữ chúng cố định, họ đã sử dụng môi trường lỏng cho phép các tế bào di chuyển tự do.
Những điều kiện này đã khiến các tế bào tự tổ chức thành những quả cầu di động đáng kinh ngạc, được điều khiển bởi những "lông mao" nhỏ giống như sợi tóc.

Bước đột phá khoa học:

Phát hiện này, được công bố trên tạp chí khoa học uy tín Advanced Science, trình bày một quan niệm hoàn toàn mới về chức năng của các tế bào người.
Cho đến nay, người ta thường nghĩ rằng các tế bào đường hô hấp, được gọi là tế bào biểu mô, chỉ nhằm giúp trung hòa các chất có hại từ không khí chúng ta hít thở.
Tuy nhiên, những nghiên cứu này cho thấy các tế bào này có tiềm năng to lớn hơn nữa: khả năng di chuyển, khả năng tự tổ chức và khả năng khuyến khích sửa chữa mô trong điều kiện phòng thí nghiệm.

Sự ra đời của anthrobot:

Những quả cầu di động này, được gọi là "anthrobot", đã thể hiện những đặc tính hấp dẫn:

• Tự di chuyển: Các anthrobot có khả năng di chuyển độc lập trong chất lỏng, sử dụng lông mao của chúng như động cơ.
• Khả năng tự tổ chức: Các tế bào tự tổ chức thành những quả cầu di động, mà không cần can thiệp từ bên ngoài.
• Khuyến khích sự phát triển của tế bào thần kinh trong phòng thí nghiệm: Khi đặt các anthrobot lên một lớp tế bào thần kinh người bị tổn thương trong đĩa thí nghiệm, chúng đã gây ra sự phát triển của mô thần kinh mới dọc theo khu vực tổn thương. Điều quan trọng cần lưu ý là kết quả chỉ được quan sát trong nuôi cấy tế bào, và bản thân các nhà nghiên cứu nhấn mạnh rằng họ vẫn chưa biết chính xác quá trình này diễn ra như thế nào.

Nghiên cứu tương tự: Một nhóm nghiên cứu từ Viện Công nghệ Harbin (Harbin Institute of Technology) ở Trung Quốc đã chứng minh khả năng tương tự ở các tế bào bạch cầu.
Các tế bào này, được biết đến như một phần của hệ thống miễn dịch, đã được sử dụng như những "robot" tí hon để vận chuyển thuốc một cách có mục tiêu đến các khối u trong não, vượt qua hàng rào máu não (nghiên cứu được công bố trên tạp chí Science Robotics năm 2021). Đây là một ứng dụng vận chuyển thuốc, chứ không phải sửa chữa mô.

Hệ quả sâu rộng:

Phát hiện này mở ra cánh cửa cho một thế giới mới đầy khả năng trong y học tái tạo.
Có thể trong tương lai, nếu nghiên cứu tiến triển từ phòng thí nghiệm vào cơ thể sống, chúng ta có thể sử dụng các anthrobot này để sửa chữa các cơ quan và mô bị tổn thương, thậm chí đối phó với các quá trình lão hóa.
Tuy nhiên, ở giai đoạn này, đây chỉ là những khả năng suy đoán trong tương lai: tất cả kết quả cho đến nay chỉ đạt được trong điều kiện phòng thí nghiệm, và còn một chặng đường dài trước khi ứng dụng y tế trên người.

Tài liệu tham khảo:
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.202303575