Einsatz im Menschen möglich US-Forscher bauen Bioroboter aus Froschzellen

US-Forscher haben aus Frosch-Stammzellen lebendige Maschinen gebaut. Die Bioroboter in Nanogröße könnten eines Tages Medikamente an bestimmte Stellen im menschlichen Körpern bringen.

Proben in einer Petrischale werden von einer Pipette aufgenommen
Stammzellen in einer Petrischale (Archivbild) Bildrechte: imago images / Westend61

Stellen wir uns Roboter vor, denken wir an Maschinen aus Metall oder Plastik. Anders ist das bei den Nanorobotern, die US-Forscher jetzt im renommierten Fachjournal "Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS)" vorgestellt haben. Sie bestehen aus lebenden Zellen, sind also gewissermaßen Bioroboter. Die mikroskopisch kleinen, klumpenförmigen Maschinen könnten eines Tages in Menschen kleine Dosen von Medikamenten an den Ort im Körper bringen, wo die Stoffe gebraucht werden.

Lebende Roboter Video 4 min
Bildrechte: Courtesy Sam Kriegman, Josh Bongard, UVM

Xenobots bestehen aus Haut- und Herzzellen von Fröschen

Ausgangspunkt für die Forschung waren zunächst umfangreiche Simulationen. Das Team um Joshua Bongartz und Michael Levin von den Universitäten Vermont und Tufts errechnete, wie die kleinen Maschinen designt sein müssen. Am Deep Green Supercomputer in Vermont ließen sie einen evolutionären Algorithmus erkunden, wie die biologischen Bausteine zusammengesetzt sein müssen, damit sie ihre Funktion erfüllen können. Die Bioroboter sollten kleine Gepäckstücke mitnehmen und sich bewegen können.

In einem zweiten Schritt bauten die Forscher die Maschinen aus den Haut- und Herzstammzellen von Fröschen der Spezies "Xenopus laevis". Die Bioroboter heißen deshalb auch "Xenobots". Der Mikrochirurg Douglas Blackiston schnitt Froschembryos auseinander und isolierte die notwendigen Stammzellen. Dann setzten die Wissenschaftler sie anhand der berechneten Baupläne wieder zusammen. Die Hautzellen bildeten eine Art Gerüst für die Bioroboter, die Herzzellen bewegten das Gebilde vorwärts. Die notwendige Energie dafür lieferten embryonale Energiespeicher in den Zellen.

Biologische Zellen besser für Menschen verträglich als Metall oder Plastik

Nanoroboter für die Medizin sind derzeit ein Thema für viele Forschungsteams auf der Welt. Die meisten Wissenschaftler verwenden als Material Metalle oder Kunststoffe. Die Entwickler der Bioroboter glauben, dass organische Zellen deutlich besser verträglich sind für Menschen. Wenn ein Bioroboter seinen Zweck erfüllt habe, sterbe er einfach ab und sei eine tote Hautzelle, die vom Körper sehr leicht abgebaut werden könne.

Der Nachteil hingegen sei, dass die Bioroboter sehr sensibel seien und schnell zerfielen. Sie setzen hier allerdings auf die Selbstheilungskräfte der Natur. Bei Experimenten zeigte sich: Wurden die Roboter mit einem Messer eingeschnitten, wuchsen die Zellen anschließend wieder zusammen.

Die Bioroboter sind weder Tiere noch Maschinen

Was ihr Bioroboter am Ende ist, können die Wissenschaftler nicht genau sagen. Weder handele es sich um ein Tier, noch sei es eine reine Maschine, da es aus lebenden Zellen bestehe. Hier seien neue Kategorien notwendig, schreiben sie. Mit ihrer Arbeit wollen sie auch dazu beitragen, komplexe biologische Systeme besser zu verstehen. So wollen sie verhindern, dass es zu unbeabsichtigten Nebenfolgen kommt.

Dieses Thema im Programm: MDR FERNSEHEN | Werden Maschinen zu Menschen? Was Künstliche Intelligenz wirklich kann | 15. Dezember 2019 | 22:20 Uhr

0 Kommentare