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Anthrobot在实验室培养皿中可以自我组装,并不需要镊子或手术刀来塑造它们。早期研究表明,当细胞在实验室生长时,它们会自发形成称为类器官的微小多细胞球体。
它们不会繁殖,也没有经过基因编辑、添加或删除,没有超出现有保障措施的风险。有意思的是,Anthrobot怎样做到这一点的,科学家尚不清楚,但他们看到了神经元确实生长在Anthrobot集群组装所覆盖的区域下。使用人类细胞的优点非常明显。其次,它们只持续几周就会分解,因此在工作完成后很容易就被重新吸收到体内。
研究人员称,生物机器人的下一步开发将会带来其他应用,包括清除动脉粥样硬化患者动脉中的斑块、修复脊髓或视网膜神经损伤、识别细菌或癌细胞,或将药物输送到目标组织。现在,美国塔夫茨大学和哈佛大学研究人员已经成功利用人类气管细胞,创建了一种微型生物机器人Anthrobot。这种多细胞机器人的大小,从人类头发的宽度到削尖的铅笔尖不等,可自行组装,并显示出对其他细胞的显著治疗效果。这些创建出来的不同类型的Anthrobot,有些是球形的,完全被纤毛覆盖。
这些细胞来自气管表面,覆盖着纤毛,可来回摆动。他们发现,这些细胞不仅会创造多细胞形状,而且能激发新的生长来填补因划伤细胞层而造成的间隙。
机器人可以从一个成年人的细胞中创造出来,而且还无需任何基因改造,这意味着什么?对无数患者来说,这意味着从他们自身衍生出的生物机器人,可以帮助他们恢复健康、愈合创伤、治疗疾病,这是医疗工具研发史上一个崭新的起点。发表于《先进科学》杂志的这项研究成果,回答了更为广泛的医学问题:控制细胞在体内组装和协同工作的规则是什么?细胞是否可在自然生长环境中遵照不同的身体计划重新组合,从而执行其他功能?人类细胞机器人,神秘又安全研究人员吉泽姆古姆斯卡娅认为,通过重新编程细胞之间的相互作用,可创建新的多细胞结构,类似于石头和砖块可排列成不同的结构,如墙壁、拱门或柱子。
团队注意到了不同的运动形状和类型,这是生物机器人平台的首个重要特征。研究人员可使用成体细胞,甚至是来自老年患者的细胞,而不是胚胎细胞来培养。它不但可在神经元表面移动,还能使实验室培养皿中的受损神经元恢复生长。确切来说,人们不是发现了它们,人们只是在弄清楚如何结合这些元素来创造新的生物身体计划和功能,而这与自然界中发生的有很大不同。而在体外,Anthrobot只能在特定实验室条件下生存,没有暴露或意外传播到实验室外的风险。几天之内,它们开始四处走动,由纤毛驱动,就像桨一样。
首先,由患者自身细胞构建的机器人,执行治疗任务不会引发免疫反应或承受免疫抑制剂风险。从理论上讲,Anthrobot不但可帮助愈合组织,还能向受损部位提供促进再生的药物。
与那些无生命砖块的两个重要区别是,细胞可相互交流并动态地创建这些结构,并且每个细胞都具有许多功能,例如运动、分泌分子、检测信号等。纤毛帮助气管细胞排出微小的颗粒,这些颗粒进入肺部的气道,人体通过咳嗽或清嗓子排出颗粒和多余液体,都需要纤毛细胞的帮助。
这些细胞可形成片层、折叠形状、球体,可按类型分类和分离、融合在一起,甚至移动。它们还是完全可扩展的,人们可并行创建成群的机器人。
小小治疗师,绘制新蓝图古姆斯卡娅解释说,细胞具有与生俱来的能力,能以某些基本方式自组装成更大的结构。此次,研究人员开发了纤毛在类器官上朝外生长的条件。有些是不规则的,纤毛覆盖得更斑驳,或者只是在一侧覆盖着纤毛在最新研究中,埃克塞特大学医学院加雷思霍克斯团队分析了英国生物银行研究中20万人的基因组,以及参与美国两个项目的另外13万人的基因组,发现了29个罕见的变异。
英国科学家分析了30多万人的基因组,发现了29个对人的身高有巨大影响的基因变异,这些变异最大能使人的身高降低7厘米或增加5厘米。霍克斯指出,他们发现的变异非常罕见,只有不到1%的人携带它们,但其影响非常大。
这些变异对身高的平均影响约为3厘米,最大可使人增高5厘米或降低7厘米。身高在很大程度上由基因决定,营养等环境因素所起的作用有限。
霍克斯也表示,了解身高的遗传学知识将有助于科学家了解遗传对人体其他性状的影响。不过,身高与心血管疾病之间的关系仍需进一步研究。
相关论文已经提交论文预印本网站。而且,大多数变异似乎通过改变基因的活性水平而非基因编码的蛋白质来发挥作用。科学家通过比较数百万人的基因变异与身高,确定了12000多个与身高有关的常见基因变异,但这些常见变异对身高的影响很有限:不到一毫米。美国科罗拉多大学的斯里德兰拉加万去年报告称,与身高增加有关的某些基因变异也会增加罹患神经、皮肤和心脏疾病的风险
而且,大多数变异似乎通过改变基因的活性水平而非基因编码的蛋白质来发挥作用。身高在很大程度上由基因决定,营养等环境因素所起的作用有限。
英国科学家分析了30多万人的基因组,发现了29个对人的身高有巨大影响的基因变异,这些变异最大能使人的身高降低7厘米或增加5厘米。这些变异对身高的平均影响约为3厘米,最大可使人增高5厘米或降低7厘米。
在最新研究中,埃克塞特大学医学院加雷思霍克斯团队分析了英国生物银行研究中20万人的基因组,以及参与美国两个项目的另外13万人的基因组,发现了29个罕见的变异。相关论文已经提交论文预印本网站。
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