Robotique : de petits robots vivants fabriqués à partir de cellules humaines ont surpris les scientifiques

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Des scientifiques ont créé de petits robots vivants constitués de cellules humaines et capables de se déplacer Dans une boîte de laboratoire, il pourrait un jour aider à guérir des blessures ou des tissus endommagés, selon une nouvelle étude.

Une équipe de l’Université Tufts et du Wyss Institute de l’Université Harvard a qualifié ces créations de « robots ». La recherche est basée sur des travaux antérieurs réalisés par certains des mêmes scientifiques qui ont réalisé cela. Les premiers robots vivantsou xénobots, sont fabriqués à partir de cellules souches provenant d’embryons de grenouille africaine à griffes (Xenopus laevis).

« Certaines personnes pensaient que les caractéristiques des xénobots dépendaient en grande partie du fait qu’ils étaient embryonnaires et amphibies », a déclaré l’auteur de l’étude Michael Levin, professeur de biologie à l’Université Vannevar Bush au Tufts College of Arts and Sciences.

« Je ne pense pas que cela ait quelque chose à voir avec le fait d’être un fœtus. Cela n’a rien à voir avec le fait d’être une grenouille. Je pense que c’est une propriété plus générale des êtres vivants. »

«Nous ne réalisons pas toutes les compétences que possèdent les cellules du corps.»

De leur vivant, les robots n’étaient pas des organismes complets car ils n’avaient pas d’êtres complets cycle de vie, dit Lévine.

« Cela nous rappelle ces catégories binaires dures que nous avons traitées : est-ce un robot, est-ce un animal, est-ce une machine ? Ce genre de choses ne nous sert pas bien. Nous devons dépasser cela.

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La recherche a été publiée jeudi dans Revue scientifique avancée.

Gizem Gumuskaya, Université Tufts

Gizem Gumoskaya est doctorant à l’Université Tufts et a contribué à la création des robots.

Les scientifiques ont utilisé des cellules humaines adultes de la trachée, ou trachée, provenant de donneurs anonymes d’âges et de sexes différents. Gizem, co-auteur de l’étude, a déclaré que les chercheurs se sont concentrés sur ce type de cellules parce qu’elles sont relativement faciles d’accès en raison des travaux sur les coronavirus et les maladies pulmonaires, et, plus important encore, en raison de la caractéristique qui, selon les scientifiques, rend les cellules mobiles. Gumoskaya, doctorante à l’Université Tufts.

Les cellules trachéales sont couvertes de protubérances ressemblant à des poils, appelées cils, qui ondulent d’avant en arrière. Ils aident normalement les cellules bronchiques à expulser les petites particules qui se frayent un chemin dans les voies respiratoires des poumons. Des études antérieures ont également montré que les cellules peuvent former des organoïdes, des amas de cellules largement utilisés en recherche.

Gomoskaya a expérimenté la composition chimique et les conditions de croissance des cellules trachéales et a trouvé un moyen d’encourager les cils à pointer vers l’extérieur sur les organoïdes. Une fois la bonne matrice trouvée, les organes sont devenus mobiles après quelques jours, les cils agissant un peu comme des palettes.

« Rien ne s’est produit le premier jour, le deuxième jour, le quatrième ou le cinquième jour, mais comme le fait habituellement la biologie, vers le septième jour, il y a eu un revirement rapide », a-t-elle déclaré. « C’était comme une fleur épanouie. Le septième jour, les cils s’étaient retournés et étaient à l’extérieur.

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« Dans notre méthode, chaque robot se développe à partir d’une seule cellule. »

Cet auto-assemblage est ce qui le rend unique. Les robots biologiques ont été fabriqués par d’autres scientifiques, mais ils ont été fabriqués à la main en fabriquant un moule et des cellules de graines sur lesquelles vivre, a déclaré Levine.

Gizem Gumuskaya, Université Tufts

Chaque robot grandit à partir d’une seule cellule.

Différentes formes et tailles

Les robots créés par l’équipe n’étaient pas identiques.

Certains étaient sphériques et entièrement recouverts de cils, tandis que d’autres étaient en forme de ballon de football et irrégulièrement recouverts de cils. Ils se déplaçaient également de différentes manières – certains en lignes droites, d’autres en cercles serrés, tandis que d’autres encore s’asseyaient et se balançaient, selon un communiqué de presse concernant l’étude. Ils ont survécu jusqu’à 60 jours dans des conditions de laboratoire.

Levine et Gomoskaya ont déclaré que les expériences décrites dans cette dernière étude en sont encore à leurs débuts, mais que l’objectif est de voir si les robots pourraient avoir des applications médicales. Pour voir si de telles applications étaient possibles, les chercheurs ont examiné si les robots étaient capables de se déplacer sur des neurones humains cultivés dans une assiette de laboratoire qui avaient été « grattées » pour imiter des dommages.

Ils ont été surpris de voir les robots favoriser la croissance dans la zone endommagée des neurones, même si les chercheurs ne comprennent pas encore pourquoi c’est le cas. L’étude a indiqué un mécanisme de guérison.

Falk Tauber, chef de groupe au Centre de Fribourg pour les matériaux interactifs et les biotechnologies de l’Université de Fribourg en Allemagne, a déclaré que l’étude constituait une base pour les efforts futurs visant à utiliser des biorobots pour différents travaux et à leur donner différentes formes.

Gizem Gumuskaya, Université Tufts

Le robot, en vert, grandit en grattant le tissu neuronal, en rouge.

Tauber, qui n’a pas participé à la recherche, a déclaré que les robots présentaient un « comportement surprenant », en particulier lorsqu’ils se déplaçaient à travers les rayures des neurones humains et finissaient par les arrêter.

La capacité de créer ces structures à partir des propres cellules d’un patient suggère diverses applications à la fois en laboratoire et peut-être éventuellement chez l’homme, a-t-il déclaré.

Levin a déclaré qu’il ne pensait pas que les robots posaient des problèmes d’éthique ou de sécurité. Il a déclaré qu’ils ne sont pas fabriqués à partir d’embryons humains, ni soumis à des restrictions strictes en matière de recherche, ni génétiquement modifiés de quelque manière que ce soit.

« Ils vivent dans un environnement très restreint, il n’y a donc aucune possibilité qu’ils s’échappent ou survivent en dehors du laboratoire. Ils ne peuvent pas vivre en dehors de cet environnement très spécifique », a-t-il déclaré. « Ils ont une durée de vie normale, donc après quelques semaines, ils se biodégradent en douceur.

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