Η λέξη «ρομπότ» προκαλεί εικόνες ανθρώπινος-όπως τεχνητή μεταλλική μηχανή (ανθρωποειδής) σχεδιασμένη και προγραμματισμένη να εκτελεί αυτόματα κάποιες εργασίες για εμάς. Ωστόσο, τα ρομπότ (ή τα ρομπότ) μπορούν να έχουν οποιοδήποτε σχήμα ή μέγεθος και μπορούν να κατασκευαστούν από οποιοδήποτε υλικό (συμπεριλαμβανομένων βιολογικών υλικών όπως ζωντανών κυττάρων) ανάλογα με το σχεδιασμό και τις λειτουργικές απαιτήσεις. Μπορεί να μην έχει καμία φυσική μορφή όπως στην περίπτωση του Siri or Alexa. Τα ρομπότ είναι ορθολογικά σχεδιασμένα τεχνουργήματα ή μηχανές που εμφανίζουν αυτονομία και εκτελούν συγκεκριμένες εργασίες.
Τα βιολογικά ρομπότ (ή βιορομπότ) χρησιμοποιούν τη ζωή κυττάρων ή ιστούς ως υλικό κατασκευής. Όπως όλα τα ρομπότ, τα biobots είναι επίσης προγραμματιζόμενα μηχανήματα, εμφανίζουν αυτονομία και εκτελούν συγκεκριμένες εργασίες. Πρόκειται για μια ειδική κατηγορία ενεργών ζωντανών και κινούμενων συνθετικών δομών.
Οι ζωντανοί ιστοί καθ 'εαυτόν, δεν είναι ρομπότ. Είναι μέρη ζώων. Η ζωή κυττάρων γίνονται ρομπότ όταν απελευθερωθούν από τους κανονικούς περιορισμούς και προγραμματιστούν στην επιθυμητή μορφή και λειτουργία συνδυάζοντας και διαμορφώνοντας τεχνητά τα κύτταρα ώστε να εμφανίζουν συγκεκριμένη συμπεριφορά.
Ξενόμποτ ήταν τα πρώτα πλήρως βιολογικά βιομποτ που δημιουργήθηκαν στο εργαστήριο το 2020 χρησιμοποιώντας τα κύτταρα ωαρίων από τα έμβρυα ενός είδους βατράχου που ονομάζεται Xenopus laevis (εξ ου και το όνομα Xenobots). Ήταν ο πρώτος ζωντανός, αυτοεπιδιορθούμενος, αυτοαναπαραγόμενος τεχνητός οργανισμός. Τα ζωντανά κύτταρα χρησιμοποιήθηκαν ως δομικά στοιχεία που απελευθερώθηκαν από τους φυσιολογικούς περιορισμούς του υπόλοιπου εμβρύου για να δημιουργήσουν μια νέα μορφή τεχνητής ζωής της οποίας η μορφολογία και τα χαρακτηριστικά «σχεδιάστηκαν» τεχνητά. Έτσι, το Xenobot ήταν ένας ζωντανός συνθετικός οργανισμός. Η ανάπτυξη Xenobots έδειξε ότι τα κύτταρα που προέρχονται από ένα έμβρυο αμφιβίων μπορούν να προγραμματιστούν στην επιθυμητή μορφή και λειτουργία απελευθερώνοντας φυσικούς περιορισμούς. Ωστόσο, δεν ήταν γνωστό αν θα μπορούσαν να δημιουργηθούν βιορομπότ από μη αμφίβια ή ενήλικα κύτταρα.
Οι επιστήμονες έχουν πλέον αναφέρει επιτυχημένη κατασκευή βιομποτ με χρήση ενηλίκων κυττάρων από μη εμβρυϊκά ανθρώπινος ιστός με δυνατότητες πέρα από τα Xenobots. Αυτό το biobot ονομάστηκε 'Anthrobots' εξαιτίας αυτού ανθρώπινος προέλευση.
Δεδομένου ότι τα Xenobots προήλθαν από εμβρυϊκά κύτταρα αμφιβίων με τη διαμόρφωση κυττάρων μεμονωμένα, η ερευνητική ομάδα άρχισε να δοκιμάζει εάν η ικανότητα δημιουργίας βιορομπότ περιορίζεται σε αυτά τα αμφίβια κύτταρα ή, άλλα μη αμφίβια, μη εμβρυϊκά ενήλικα κύτταρα μπορούν επίσης να δημιουργήσουν βιορομπότ; Περαιτέρω, εάν τα κύτταρα των σπόρων πρέπει απαραίτητα να σμιλευτούν μεμονωμένα για να δημιουργηθούν βιομποτάκια ή εάν η σύγχυση των αρχικών κυττάρων σπόρων μπορεί επίσης να οδηγήσει σε αυτοκατασκευή βιομποτ; Για αυτό, αντί για εμβρυϊκούς ιστούς, οι ερευνητές χρησιμοποίησαν ενήλικα, σωματικά κύτταρα που προέρχονται από ανθρώπινος πνευμονικό επιθήλιο και ήταν σε θέση να δημιουργήσουν νέες, πολυκύτταρες, αυτοκατασκευασμένες, κινητές ζωντανές δομές χωρίς χειροκίνητη γλυπτική ή χρήση οποιουδήποτε εξωτερικού μηχανισμού που δίνει τη μορφή. Η μέθοδος που χρησιμοποιείται είναι κλιμακούμενη. Παράλληλα παρήχθησαν σμήνη βιομποτ που κινούνταν μέσω κινητήριας ώθησης με βλεφαρίδες και έζησαν για 45-60 ημέρες. Είναι ενδιαφέρον ότι παρατηρήθηκε επίσης ότι τα Anthrobots μετακινούνταν σε διαλείμματα σε μονοστιβάδες νευρώνων και προκάλεσαν αποτελεσματική επούλωση ελαττωμάτων in vitro.
Η σύνθεση των Anthrobots είναι σημαντική επειδή καταδεικνύει ότι η πλαστικότητα των κυττάρων για να δημιουργήσουν βιομπότ δεν περιορίζεται σε εμβρυϊκά ή αμφίβια κύτταρα. Έχει δείξει ότι η ενήλικη σωματική ανθρώπινος Τα άγρια κύτταρα χωρίς καμία γενετική τροποποίηση μπορούν να σχηματίσουν νέα βιομποτ χωρίς κανένα εξωτερικό μηχανισμό που δίνει τη μορφή.
Το Anthrobots είναι μια βελτίωση σε σχέση με τα Xenobots και μια πρόοδος στη σχετική τεχνολογία που έχει σημαντικές επιπτώσεις στην παραγωγή πολύπλοκων ιστών για κλινικές χρήσεις σε αναγεννητική ιατρική. Στο μέλλον, μπορεί να καταστεί δυνατή η παραγωγή Anthrobots εξατομικευμένων για κάθε ασθενή και η ανάπτυξη τους στο σώμα χωρίς να προκληθεί καμία ανοσολογική απόκριση.
***
αναφορές:
- Μπλάκιστον Δ. et αϊ 2023. Biological Robots: Perspectives on an Emerging Interdisciplinary Field. Μαλακή Ρομποτική. Αυγ 2023. 674-686. DOI: https://doi.org/10.1089/soro.2022.0142
- Γκιουμουσκάγια, Γ. et αϊ. 2023. Motile Living Biobots Self-Construct from Adult Ανθρώπινος Σωματικά προγονικά κύτταρα σπόρων. Advanced Science 2303575. δημοσιεύθηκε: 30 Νοεμβρίου 2023 DOI: https://doi.org/10.1002/advs.202303575
- Πανεπιστήμιο Tufts 2023. Ειδήσεις – Επιστήμονες κατασκεύασαν μικροσκοπικά βιολογικά ρομπότ από Ανθρώπινος Κελιά. https://now.tufts.edu/2023/11/30/scientists-build-tiny-biological-robots-human-cells
- Ebrahimkhani Mo.R. και Levin M., 2021. Συνθετικές μηχανές διαβίωσης: Ένα νέο παράθυρο στη ζωή. iScience Perspective. Τόμος 24, Τεύχος 5, 102505, 21 Μαΐου 2021. DOI: https://doi.org/10.1016/j.isci.2021.102505
***
