Думата „робот“ предизвиква образи на човешки-подобно на изкуствена метална машина (хуманоид), проектирана и програмирана да изпълнява автоматично някои задачи вместо нас. Въпреки това, роботите (или ботовете) могат да бъдат с всякаква форма или размер и могат да бъдат направени от всякакви материали (включително биологични материали като живи клетки) в зависимост от дизайна и функционалните изисквания. Може да няма физическа форма, както в случая с Siri or Alexa. Роботите са рационално проектирани артефакти или машини, които показват автономност и изпълняват специфични задачи.
Биологичните роботи (или биоботите) използват живот клетки или тъкани като производствен материал. Както всички роботи, биоботите също са програмируеми машини, показват автономност и изпълняват специфични задачи. Това са специален клас активно живеещи и подвижни синтетични структури.
Живите тъкани сам по себе си, не са роботи. Те са части от животни. Живите клетки се превърнат в роботи, когато бъдат освободени от нормалните ограничения и програмирани в желаната форма и функция чрез изкуствено комбиниране и оформяне на клетките, за да показват специфично поведение.
Ксеноботи бяха първите напълно биологични биоботове, създадени в лабораторията през 2020 г. с помощта на яйцеклетки от ембриони на вид жаба, наречен Xenopus laevis (оттук и името Xenobots). Това беше първият жив, самовъзстановяващ се, самовъзпроизвеждащ се изкуствен организъм. Живите клетки бяха използвани като градивни елементи, които бяха освободени от нормалните ограничения на останалата част от ембриона, за да се създаде нова форма на изкуствен живот, чиято морфология и характеристики бяха изкуствено „проектирани“. Следователно Xenobot беше жив синтетичен организъм. Развитието на Xenobots демонстрира, че клетките, получени от ембрион на земноводни, могат да бъдат програмирани до желаната форма и функция чрез освобождаване на естествените ограничения. Въпреки това не беше известно дали биоботите могат да бъдат създадени от неземноводни или възрастни клетки.
Учените вече съобщиха за успешно конструиране на биоботове, използващи възрастни клетки от не-ембрионални човешки тъкан с възможности отвъд Xenobots. Този биобот е наречен "Антроботи“ поради своето човешки произход.
Тъй като ксеноботите са получени от ембрионални клетки на земноводни чрез индивидуално формоване на клетки, изследователският екип започна с тестване дали способността да се пораждат биоботове е ограничена до тези клетки на земноводни или други не-амфибийни, не-ембрионални възрастни клетки също могат да генерират биоботове? Освен това, ако семенните клетки трябва задължително да бъдат изваяни поотделно, за да генерират биоботове, или ако коаксиирането на първоначалните семенни клетки също може да доведе до самоконструиране на биоботове? За целта, вместо ембрионални тъкани, изследователите са използвали възрастни соматични клетки, получени от човешки белодробен епител и са в състояние да генерират нови, многоклетъчни, самоизграждащи се, подвижни живи структури без ръчно извайване или използване на каквато и да е външна машина за придаване на форма. Използваният метод е мащабируем. Успоредно бяха произведени рояци биоботове, които се движеха чрез задвижване от ресничките и живееха 45–60 дни. Интересно е също така, че се наблюдава, че антроботите се движат през прекъсвания в невронни монослоеве и предизвикват ефективно заздравяване на дефекти in vitro.
Синтезът на антроботите е важен, защото демонстрира, че пластичността на клетките за пораждане на биоботове не се ограничава до ембрионални или земноводни клетки. То показа, че възрастните соматични човешки диви клетки без каквато и да е генетична модификация могат да образуват нови биоботове без каквато и да е външна машина за формиране.
Anthrobots е подобрение в сравнение с Xenobots и напредък в съответната технология, която има значителни последици за производството на сложни тъкани за клинична употреба в регенеративна медицина. В бъдеще може да стане възможно да се произвеждат антроботи, персонализирани за всеки пациент и да се разполагат в тялото, без да се предизвиква имунен отговор.
***
Литература:
- Блекистън Д. и др 2023. Биологични роботи: перспективи за възникваща интердисциплинарна област. Мека роботика. Август 2023 г. 674-686. DOI: https://doi.org/10.1089/soro.2022.0142
- Гумуская, Г. и др. 2023. Подвижни живи биоботи се самоконструират от възрастни Човешки Соматични прогениторни семенни клетки. Advanced Science 2303575. публикувано: 30 ноември 2023 г. DOI: https://doi.org/10.1002/advs.202303575
- Университет Тъфтс 2023 г. Новини – Учени изграждат малки биологични роботи от Човешки Клетки. https://now.tufts.edu/2023/11/30/scientists-build-tiny-biological-robots-human-cells
- Ebrahimkhani Mo.R. и Левин М., 2021 г. Синтетични живи машини: Нов прозорец към живота. iScience перспектива. Том 24, брой 5, 102505, 21 май 2021 г. DOI: https://doi.org/10.1016/j.isci.2021.102505
***
