En un desarrollo innovador, los investigadores han creado una nueva clase de robots biológicos multicelulares que se construyen a sí mismos. Estos robots se derivan de material humano: células progenitoras somáticas, un tipo de células madre.
Estos “antrobots”, como se les llama, se forman a partir de células pulmonares humanas adultas y exhiben habilidades notables, como la autoconstrucción y el movimiento impulsado por los cilios. Este avance no sólo mejora la comprensión de la plasticidad celular sino que también abre nuevas posibilidades de curación en la medicina regenerativa y la robótica.
Robots pequeños y funcionales
Cada antrobot comienza como una sola célula, derivada del pulmón humano adulto. Este robot en etapa inicial se somete luego a un sofisticado proceso de cultivo. En este proceso, se autoorganiza en una estructura móvil multicelular con diámetros que oscilan entre 30 y 500 micrones, comparable en tamaño al ancho de un cabello humano. Esta transición es fundamental, ya que la reducción de la viscosidad permite la orientación de los cilios hacia afuera, esencial para el movimiento.
No es la primera vez que se crean robots de este tipo. El biólogo Michael Levin de la Universidad de Tufts y sus colegas habían desarrollado previamente pequeños robots. Pero estaban hechos de células embrionarias de rana y en realidad no se podía hacer mucho con ellas.
Ahora, la nueva generación de antrobots está hecha de células humanas. También pueden realizar un tipo diverso de comportamiento, moviéndose en patrones que van desde bucles cerrados hasta líneas rectas, a velocidades de entre 5 y 50 micrones por segundo. Esta versatilidad se debe a su diversidad morfológica, con variaciones en la polarización corporal y la ciliación que influyen directamente en su movimiento.
Pero ¿qué pueden hacer realmente?
Antrobot, ve a sanar
Para probar el potencial terapéutico de los antrobots, Levin y sus colegas idearon una prueba. Colocaron varios de ellos en un plato pequeño. Los robots se fusionaron, formando un robot más grande. Luego se colocó el robot más grande sobre una capa de tejido neural rayado. En tres días, el antrobot curó el tejido. Esto es notable porque no era necesariamente algo que los investigadores esperaran hacer, particularmente sin ninguna programación genética. De hecho, los investigadores no estaban seguros de qué harían los robots.
Por supuesto, una cosa es curar algo en una placa de Petri y otra curar algo en un cuerpo humano real. Pero esto ofrece grandes esperanzas para robots potencialmente personalizados en el mundo de la medicina.
Los antrobots ofrecen una nueva vía para diseñar tejidos y estructuras complejos sin la necesidad de manipulación genética directa o escultura manual. Esta capacidad es inmensamente prometedora para la medicina regenerativa, la construcción sostenible e incluso la exploración espacial. El potencial para reparar arañazos en láminas de células neurales humanas in vitro demuestra su relevancia inmediata en contextos biomédicos. La investigación también puede ayudar a los investigadores a aprender más sobre cómo desarrollar dichos robots.
Sólo el comienzo para los robots móviles
Un aspecto fascinante de los antrobots es su simetría bilateral, que varía según su tipo de movimiento. Los antrobots de movimiento lineal exhiben mayores grados de simetría bilateral, un rasgo que también se observa en muchas especies naturales. Esta característica subraya las profundas raíces biológicas y el potencial de estas construcciones sintéticas.
Además, parece que los antrobots muestran una correlación entre distintos tipos de movimiento y morfologías. Esta observación es crucial para comprender las reglas de autoensamblaje a macroescala y manipular sus propiedades funcionales para aplicaciones específicas. En otras palabras, una vez que entendamos qué harían los diferentes colectivos celulares, entonces podremos comenzar a controlarlos para tareas más avanzadas, tal vez incluso para que vuelvan a crecer las extremidades perdidas.
En última instancia, la convergencia de la biología y la ingeniería en forma de antrobots demuestra el inmenso potencial sin explotar de este enfoque. Desafía los paradigmas existentes en biología y abre territorios inexplorados en medicina y tecnología. Es posible que estemos al borde de una nueva y emocionante frontera para la medicina personalizada.
El estudio fue publicado en Advanced Science.
Fuente: ZME Science.
