美国塔夫茨大学和哈佛大学的研究人员在2023年11月30日的《先进科学》上发表了一项突破性的研究成果。他们利用人类气管细胞创造了一种微型生物机器人，称为人类机器人（Anthrobots）。
新的微型生物机器人有几个特点。一是采用人的细胞合成，二是可以运动，三是可以修复受损的细胞。这几个特点加在一起，为人类有效利用生物机器人打下了坚实基矗
微型生物机器人在血管中游走的艺术想象图。视觉中国/图
长期以来，研究人员都在尝试研发生物机器人以诊治疾病，但是首先局限在采用哪种生物来研发机器人。2020年美国塔夫茨大学生物学教授迈克尔莱文 (Michael Levin) 的研究团队利用青蛙胚胎细胞创造了一个多细胞生物机器人，命名为异种机器人（Xenobot）。这种机器人是一种活的、可编程的有机体，大小不到1毫米，具有多种生命特质，可以在水性介质中移动、具有自我修复能力、可自行生物降解。最厉害的是，即便把生物机器人切成两半，它不仅能把自己缝合起来，还能继续活动。而且，它们不只是能直线行进，也能转圈。
但是，之后有研究人员提出，异种机器人的合成和可以移动是否因为用蛙类的胚胎细胞合成，其他生物，如人类的而且非胚胎细胞是否也可以合成微型机器人。为了解答这个问题，同样是莱文团队与其他研究团队合作，进行了进一步的深入研究，创造了现在的人类机器人。之所以取这个名称是因为，该微型机器人是由人类肺上皮细胞创造的新型、多细胞、完全生物、自我构建、可移动的生命结构，它起源于人类，并具有作为生物机器人平台的潜力。从这个解释可以区分机器人、人形机器人、异种机器人，Anthrobots就是用人类细胞生成的非人形微型生物机器人。
研究人员是在实验室的器皿中培养微型机器人的。他们从人体气管表面提取支气管上皮细胞，其中含有支气管上皮祖细胞。祖细胞是存在于成体组织中具有较为明确分化目标的干细胞（成体干细胞），是细胞在彻底分化前能转化成某种细胞的中间细胞，也称前体细胞，有一定的分化功能，但比胚胎干细胞的分化功能低。
研究人员利用支气管上皮祖细胞现有的分化能力，合成带有纤毛的多细胞球体，纤毛是一种微小的毛发状结构，可以振动移动。而且，研究人员培养出的是纤毛结构位于球体外部的人类机器人。这些机器人完全长成后的体积是从30微米到500微米不等（类似人类头发到削尖的铅笔尖端的厚度），它们有的呈球形并完全被纤毛覆盖，有的则呈不规则形状或足球状，纤毛覆盖不均匀。
纤毛的分布决定了人类机器人的运动方式，它们既可以做直线运动，也可以做曲线运动和环状运动，或摆动。人类机器人在实验室条件下可存活45至60天，然后自然降解。
最重要的是，人类机器人具有治疗功能。研究人员对生成的人类机器人进行试验，让其修复用金属棒刮擦过的一块受伤的神经组织。把人类机器人放置于一个狭小的空间内，它们会自然形成一个集群，然后把它们放在距离受损神经组织不远的地方。人类机器人可移动到受损的神经组织之处，引发大量的组织再生，修复了受损的神经元。
与之对照的是，在没有人类机器人的受伤神经组织中，神经元不会生长。这表明，至少在实验室培养皿的二维世界中，人类机器人促进了活体神经组织的有效愈合。不过，研究人员目前尚无法解释为何人类机器人能修复受损的神经组织。一个可能的推测是，人类机器人是由支气管干细胞培养的，因而有一定的修复组织的能力。
现在看来，人类机器人具有几方面的优势。一是，培养人类机器人这种微型机器人几乎没有什么伦理限制，因为不损害DNA和基因，而且没有像胚胎干细胞那样的限制，可以从成人的气管和支气管提取进行培养。其次，人类机器人易于培养，不需要研究人员用镊子或手术刀来塑造形状，只要用成人的细胞在器皿中就可以培养。此外，培养形成的人类机器人能运动，运动的动力来自自身的纤毛的推进，因此可以做定向运动，向靶目标靠近。更重要的是，由于人类机器人有修复功能，在靠近靶目标，如受损的器官后，可对其精准修复。
而且，人类机器人的安全性较高，它只能在非常特定的实验室条件下生存，不会在实验室外暴露或意外传播，它们也不会繁殖，更不会对人的基因进行编辑、添加或删除而造成意外伤害，不像基因剪刀CRISPR/Cas9那样有脱靶的危险。
有了这些特点，就可以利用人类机器人诊治疾病，如修复受损的组织，尤其是修复受伤的脊髓或视网膜神经损伤。对于阿尔茨海默病（老年性痴呆）可能会发展为一种有效的治疗技术。阿尔茨海默病的发病机理有多种假说，如遗传说、β-淀粉样蛋白斑块说、tau蛋白说、神经炎症说等，但无论是哪种假说，都存在一种现象，患者大脑特定区域中有大量神经元被破坏，脑细胞萎缩死亡。如果利用患者的气管、支气管细胞培养人类机器人，并输入到患者大脑特定部位，就有可能修复受损的神经元，缓解症状，或治愈阿尔茨海默病患者。
不仅可以治疗阿尔茨海默病，人类机器人还可以帮助其他组织，如肌肉、血管的修复和愈合，同时还可借用其可以运动的功能输送药物到目标组织，以及识别细菌或癌细胞。由于它们通常在 45-60天后自然生物降解，因此不会造成目标组织或器官的增生。
张田勘
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