文/陳根

你聽過生物機(jī)器人嗎？你有想過，你的細(xì)胞有一天會(huì)成為機(jī)器人嗎？

11月30日，美國塔夫茨大學(xué)和哈佛大學(xué)的研究人員在《先進(jìn)科學(xué)》上發(fā)表了一項(xiàng)突破性的研究成果。他們利用人類氣管細(xì)胞創(chuàng)造了一種微型生物機(jī)器人——Anthrobots，中文意思其實(shí)就叫人類機(jī)器人。

新的微型生物機(jī)器人有幾個(gè)特點(diǎn)。

一是采用人的細(xì)胞合成，這個(gè)很好理解，這個(gè)生物機(jī)器人，其實(shí)就是由人類肺上皮細(xì)胞構(gòu)成的。具體一點(diǎn)來說，就是從人體氣管表面提取支氣管上皮細(xì)胞，這些細(xì)胞中包含著支氣管上皮祖細(xì)胞，這種細(xì)胞被稱為成體干細(xì)胞，是一種在成人體內(nèi)存在、具有一定分化潛能的特殊細(xì)胞。這個(gè)生物機(jī)器人最獨(dú)特的地方就在于，它是利用我們?nèi)梭w里已經(jīng)存在的細(xì)胞構(gòu)造的，而無需進(jìn)行復(fù)雜的基因改造。

第二是這個(gè)微型生物機(jī)器人可以運(yùn)動(dòng)，這主要依賴于細(xì)胞上的纖毛。研究人員利用支氣管上皮祖細(xì)胞現(xiàn)有的分化能力，合成帶有纖毛的多細(xì)胞球體，纖毛是一種微小的毛發(fā)狀結(jié)構(gòu)，可以振動(dòng)移動(dòng)。纖毛的分布決定了這個(gè)微型生物機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)方式，它們既可以做直線運(yùn)動(dòng)，也可以做曲線運(yùn)動(dòng)和環(huán)狀運(yùn)動(dòng)，或擺動(dòng)。

最后一個(gè)特點(diǎn)，就是可以修復(fù)受損的細(xì)胞，這也是生物機(jī)器人最具有價(jià)值的地方，那就是治療功能。研究人員對(duì)生成的機(jī)器人進(jìn)行試驗(yàn)，讓其修復(fù)用金屬棒刮擦過的一塊受傷的神經(jīng)組織。

研究人員先是把機(jī)器人放置于一個(gè)狹小的空間內(nèi)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，它們會(huì)自然形成一個(gè)集群，然后把它們放在距離受損神經(jīng)組織不遠(yuǎn)的地方。神奇的是，這些微型生物機(jī)器人可以自己移動(dòng)到受損的神經(jīng)組織之處，引發(fā)大量的組織再生，修復(fù)受損的神經(jīng)元。與這個(gè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果形成對(duì)照的是，在沒有機(jī)器人的受傷神經(jīng)組織中，神經(jīng)元不會(huì)生長。也就是說，至少在實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)皿的二維世界中，生物機(jī)器人促進(jìn)了活體神經(jīng)組織的有效愈合。不過，研究人員目前尚無法解釋為何生物機(jī)器人能修復(fù)受損的神經(jīng)組織。

其實(shí)，在三年前，就已經(jīng)有科學(xué)家也培養(yǎng)出相似的生物機(jī)器人了。不過當(dāng)時(shí)正好趕上疫情剛剛開始，所以好多人沒有注意到這個(gè)新聞，當(dāng)時(shí)也是美國著名的塔夫茨大學(xué)聯(lián)合其他研究團(tuán)隊(duì)利用非洲爪蛙的胚胎干細(xì)胞，培養(yǎng)出了世界上第一個(gè)活體機(jī)器人 “Xenobots”。當(dāng)時(shí)的那個(gè)活體機(jī)器人帶有纖毛結(jié)構(gòu)，也是能夠自由移動(dòng)、運(yùn)載藥物甚至還可以自行復(fù)制。

而這次的研究顯然比三年前的要更深入一點(diǎn)，這次是直接利用我們?nèi)梭w的細(xì)胞來構(gòu)建這個(gè)生物機(jī)器人，也就是說起源于人類，也作用于人類。這就帶來許多非常大的優(yōu)勢(shì)，首先是沒什么倫理限制，因?yàn)椴粨p害DNA和基因，而且沒有像胚胎干細(xì)胞那樣的限制，可以從成人的氣管和支氣管提取進(jìn)行培養(yǎng)。其次是很方便培養(yǎng)，只要在器皿中就可以培養(yǎng)。

這也為生物機(jī)器人進(jìn)入臨床治療帶來了更大的希望，未來，我們治療疾病，可能就是從身體里提取一些細(xì)胞再體外培養(yǎng)出生物機(jī)器人，然后再注入回我們身體里，幫我們修復(fù)受損的組織，比如修復(fù)受傷的脊髓或視網(wǎng)膜神經(jīng)損傷，或者是修復(fù)受損的神經(jīng)元，甚至是治療癌癥都有可能，這也將給醫(yī)學(xué)治療帶來極大的革新。

       原文標(biāo)題 : 陳根：不可思議，你的細(xì)胞竟然會(huì)成為機(jī)器人