Ученые используют «живых роботов» для раскрытия целительного потенциала клеток

Лаборатория Майкла Левина в Университете Тафтса изучает скрытые регенеративные способности клеток, стремясь найти новые способы борьбы с раком, восстановления после дегенеративных заболеваний и, возможно, даже регенерации конечностей.

В отличие от подходов, основанных на редактировании генов или терапии стволовыми клетками, цель команды — использовать то, что тело уже умеет. Задача — не управлять каждой клеткой, а с помощью правильных сигналов дать коллективу клеток новую цель и позволить им самим найти путь к её достижению.

Ключевая концепция — коллективный интеллект клеток. По определению Уильяма Джеймса, интеллект — это способность достигать одной цели разными путями. Группы клеток, работая вместе, обладают таким коллективным интеллектом, который «помнит», как строить сложные структуры тела.

«Когнитивный клей» — биоэлектричество. Клетки общаются с помощью биоэлектрических сигналов, создаваемых через ионные каналы в мембране. Эти сигналы действуют как общая память, определяющая, как строить тело и реагировать на повреждения. Левин называет биоэлектричество «когнитивным клеем, скрепляющим наши клетки».

Терапевтический потенциал биоэлектричества:

• Восстановление от дефектов: У эмбрионов лягушки, подвергшихся воздействию никотина, исследователи смогли восстановить нормальные биоэлектрические паттерны, что позволило зародышам исправить дефекты развития мозга.
• Подход к лечению рака: Раковые клетки рассматриваются как отключившиеся от сети коммуникации. Блокировка некоторых ионных каналов и восстановление нормальных биоэлектрических паттернов может вернуть их в «коллектив», заставив вести себя нормально, несмотря на мутации.
• Регенерация конечностей: Взрослая лягушка, обычно не способная к регенерации конечностей, смогла отрастить функциональную ногу после 24-часового применения устройства с коктейлем препаратов, влияющих на ионные каналы. На основе этой технологии создана компания Morphoceuticals.

Основная задача — декодирование сигналов. Ученые используют метод флуоресцентной микроскопии с временным разрешением, чтобы визуализировать тонкие биоэлектрические сигналы (около 3 мВ), которые раньше упускались из виду. Понимание этого «биоэлектрического кода» — ключ к управлению процессами восстановления.

Биороботы как платформа

Лаборатория создает микроскопических «живых роботов» из клеток, освобожденных от ограничений организма:

• Ксеноботы: Изготовлены из клеток шпорцевой лягушки (Xenopus laevis). Могут самостоятельно передвигаться, работать вместе и самовосстанавливаться. Потенциально применимы для мониторинга окружающей среды.
• Антроботы: Созданы из взрослых клеток человеческой трахеи. Продемонстрировали неожиданную способность: при добавлении к поврежденному слою нервных клеток они способствовали его заживлению в течение трех дней.

Перспективы Антроботов: Поскольку их можно создать из собственных клеток пациента, они не будут атакованы иммунной системой. Потенциально они могут доставлять регенеративные молекулы, находить раковые клетки, очищать артерии от бляшек и многое другое.

«Мы уже показали, что они могут заживлять нейронные повреждения, и это только начало. Мы даже не начали их программировать», — говорит Левин.