Думата „робот“ извиква образи на човекоподобна , изкуствена метална машина (хуманоид), проектирана и програмирана да изпълнява автоматично някои задачи вместо нас. Роботите (или ботовете) обаче могат да бъдат с всякаква форма или размер и могат да бъдат направени от всякакъв материал (включително биологични материали като живи клетки) в зависимост от дизайна и функционалните изисквания. Възможно е да нямат физическа форма, както е в случая със Siri или Alexa . Роботите са рационално проектирани артефакти или машини, които показват автономност и изпълняват специфични задачи.
Биологичните роботи (или биоботи) използват живи клетки или тъкани като материал за производство. Както всички роботи, биоботите също са програмируеми машини, проявяват автономност и изпълняват специфични задачи. Те са специален клас активни живи и подвижни синтетични структури.
Живите тъкани сами по себе си не са роботи. Те са части от животни. Живите клетки стават роботи, когато бъдат освободени от нормалните ограничения и програмирани в желаната форма и функция чрез изкуствено комбиниране и оформяне на клетките, за да проявяват специфично поведение.
Ксеноботите бяха първите напълно биологични биоботи, създадени в лаборатория през 2020 г., използвайки яйцеклетки от ембрионите на вид жаба, наречена Xenopus laevis (оттук и името Ксеноботи). Това беше първият жив, самовъзстановяващ се, самовъзпроизвеждащ се изкуствен организъм. Живите клетки бяха използвани като градивни елементи, 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“. По този начин Ксеноботът беше жив синтетичен организъм. Разработването на Ксеноботите демонстрира, че клетки, получени от ембрион на земноводно, могат да бъдат програмирани до желаната форма и функция чрез освобождаване на естествени ограничения. Не беше известно обаче дали биоботите могат да бъдат създадени от неземноводни или възрастни клетки.
Учени вече съобщиха за успешно конструиране на биоботи, използващи възрастни клетки от неембрионална човешка тъкан, с възможности, надхвърлящи ксеноботите. Този биобот е наречен „ Антроботи “ заради човешкия си произход.
Тъй като ксеноботите са получени от ембрионални клетки на земноводни чрез индивидуално формоване на клетките, изследователският екип започна с тестване дали способността за създаване на биоботи е ограничена до тези клетки на земноводни или други не-земноводни, неембрионални възрастни клетки също могат да генерират биоботи? Освен това, дали семенните клетки трябва задължително да бъдат формовани поотделно, за да се генерират биоботи, или дали привличането на първоначални семенни клетки също може да доведе до самоизграждане на биоботи? За тази цел, вместо ембрионални тъкани, изследователите използваха възрастни, соматични клетки, получени от човешки белодробен епител, и успяха да генерират нови, многоклетъчни, самоизграждащи се, подвижни живи структури без ръчно формоване или използване на външни машини за придаване на форма. Използваният метод е мащабируем. Паралелно бяха произведени рояци от биоботи, които се движеха чрез задвижване, задвижвано от реснички, и живееха в продължение на 45-60 дни. Интересното е, че беше наблюдавано също, че антроботите се движат през прекъсвания в невронните монослоеве и индуцират ефективно заздравяване на дефекти in vitro.
Синтезът на антроботи е важен, защото демонстрира, че пластичността на клетките за образуване на биоботи не се ограничава само до ембрионални или земноводни клетки. Той показва, че възрастни соматични човешки диви клетки без каквато и да е генетична модификация могат да образуват нови биоботи без външни формиращи механизми.
Антроботите са подобрение спрямо ксеноботите и напредък в съответната технология, който има значителни последици за производството на сложни тъкани за клинични приложения в регенеративната медицина . В бъдеще може да стане възможно производството на антроботи, персонализирани за всеки пациент, и тяхното внедряване 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
***
