Los antrobots, desarrollados por investigadores de la Universidad de Tufts y del Instituto Wyss de la Universidad de Harvard, en Estados Unidos, son pequeños robots biológicos creados a partir de células traqueales humanas adultas, con capacidad de moverse por superficies y de estimular el crecimiento de neuronas en una zona dañada en una placa de laboratorio. Este descubrimiento supone un punto de partida de nuevas herramientas terapéuticas para la generación, curación y tratamiento de enfermedades.
Esta investigación, publicada en la revista ‘Advanced Science’, ha alargado el trabajo de estudios anteriores de los laboratorios de Michael Levin, catedrático Vannevar Bush de Biología de la Facultad de Artes y Ciencias de la Universidad Tufts, y Josh Bongard, de la Universidad de Vermont, en los que se habían realizado las pruebas a partir de células de embriones de rana llamados Xenobots. En ese momento, no se sabía si estas capacidades dependían de que derivaran de un embrión de anfibio, o si se podían construir “biobots” a partir de células de otras especies.
Resolviendo la duda del anterior estudio, los robots multicelulares, que varían en tamaño entre la anchura de un cabello humano y la punta de un lápiz afilado, se autoensamblaron y demostraron tener un notable efecto curativo sobre otras células. Estos están diseñados para realizar tareas dependiendo de las funciones de sus células individuales y de cómo trabajan juntas. Además, dichos robots pueden crearse a partir de células humanas adultas sin ninguna modificación genética y que demuestran algunas capacidades más allá de lo observado con los xenobots.
Los investigadores estadounidenses dieron a las células humanas la oportunidad de reiniciarse y encontrar formas de crear nuevas estructuras y tareas. La investigadora Gumuskaya, que había estudiado arquitectura antes de formarse como bióloga, explicó que ellos querían averiguar "qué pueden hacer las células además de crear funciones predeterminadas en el cuerpo. Reprogramando las interacciones entre células se pueden crear nuevas estructuras multicelulares, análogas a la forma en que la piedra y el ladrillo pueden disponerse en distintos elementos estructurales como muros, arcos o columnas". Tras ello, los investigadores descubrieron que las células podían moverse de diferentes maneras y en distintas direcciones sobre una superficie de neuronas humanas cultivadas en una placa de laboratorio y estimular un nuevo crecimiento para llenar los huecos provocados por el raspado de la capa de células.
"Queríamos averiguar qué pueden hacer las células además de crear funciones predeterminadas en el cuerpo"
Entre las ventajas de utilizar células humanas se incluye la capacidad de construir biobots a partir de las propias células del paciente para realizar trabajos terapéuticos sin el riesgo de desencadenar una respuesta inmune o requerir inmunosupresores. Al tardar unas pocas semanas en descomponerse, una vez éstas hayan finalizado su trabajo, el cuerpo podrá reabsorberlo.
¿CÓMO SE DESARROLLAN LOS ANTROPOBOTS?
Cada Antrobot comienza como una única célula, proporcionada por un donante adulto. Estas células, procedentes de la superficie de la tráquea, están cubiertas de unas proyecciones en forma de pelo llamadas cilios, que se ondulan de un lado a otro y que ayudan a las células de la tráquea a expulsar partículas diminutas que encuentran su camino en los conductos de aire del pulmón. A partir de esto, los investigadores desarrollaron unas condiciones de crecimiento que animaban a estos cilios a mirar hacia fuera en los organoides, provocando así que a los pocos días comenzaran a moverse gracias a los cilios que actuaban como remos.
Pudieron observar diferentes formas y tipos de movimiento, la primera característica importante de la plataforma biorobótica. Levin afirma que si se pudieran añadir otras características a los antrobots (por ejemplo, aportadas por células diferentes), podrían diseñarse para responder a su entorno y desplazarse y realizar funciones en el cuerpo, o ayudar a construir tejidos artificiales en el laboratorio.
El equipo, con la ayuda de Simon Garnier del Instituto de Tecnología de Nueva Jersey, caracterizó los distintos tipos de Antrobots que se produjeron. Observaron que los robots se clasificaban en unas pocas categorías discretas de forma y movimiento. Algunos eran esféricos y estaban totalmente cubiertos de cilios, y otros tenían forma irregular o de balón de fútbol con una cobertura más irregular de cilios, o sólo estaban cubiertos de cilios por un lado. Viajaban en línea recta, se movían en círculos cerrados, combinaban esos movimientos o simplemente se sentaban y se contoneaban. Los Antrobots con cilios distribuidos de forma irregular tendían a avanzar durante tramos más largos en trayectorias rectas o curvas. Normalmente sobrevivían entre 45 y 60 días en condiciones de laboratorio antes de biodegradarse de forma natural.
Como Levin y Gumuskaya planean en última instancia fabricar Antrobots con aplicaciones terapéuticas, crearon una prueba de laboratorio para ver cómo los robots podrían curar heridas. Según los investigadores, el desarrollo ulterior de los robots podría dar lugar a la eliminación de la placa acumulada en las arterias de pacientes con aterosclerosis, la reparación de daños en la médula espinal o los nervios de la retina, el reconocimiento de bacterias o células cancerosas, o la administración de fármacos a tejidos específicos, por ejemplo. Por ello, señalan los autores, los antrobots, a priori, se plantean como una eficaz herramienta para ayudar a cicatrizar tejidos y administrar fármacos pro-regenerativos.