Cuvântul „robot” evocă imagini ale uman-cum ar fi o mașină metalică artificială (humanoid) proiectată și programată pentru a îndeplini automat unele sarcini pentru noi. Cu toate acestea, roboții (sau roboții) pot fi de orice formă sau dimensiune și pot fi fabricați din orice material (inclusiv materiale biologice, cum ar fi celulele vii), în funcție de design și cerințele funcționale. Este posibil să nu aibă nicio formă fizică ca în cazul Siri or Alexa. Roboții sunt artefacte sau mașini proiectate rațional care arată autonomie și îndeplinesc sarcini specifice.
Roboții biologici (sau bioboții) folosesc viața celulele sau țesuturi ca material de fabricație. La fel ca toți roboții, bioboții sunt, de asemenea, mașini programabile, afișează autonomie și îndeplinesc sarcini specifice. Acestea sunt o clasă specială de vie active și structuri sintetice mobile.
Țesuturile vii în sine, nu sunt roboți. Sunt părți ale animalelor. Cei vii celulele devin roboți atunci când sunt eliberați de constrângerile normale și programați în forma și funcționarea dorite prin combinarea și modelarea artificială a celulelor pentru a afișa un comportament specific.
Xenoboți au fost primii bioboți complet biologici creați în laborator în 2020 folosind ovulele din embrionii unei specii de broaște numite Xenopus laevis (de unde și numele Xenobots). A fost primul organism artificial viu, auto-reparator, auto-replicator. Celulele vii au fost folosite ca blocuri de construcție care au fost eliberate de constrângerile normale ale restului embrionului pentru a da naștere unei noi forme de viață artificială a cărei morfologie și caracteristici au fost „proiectate” artificial. Xenobot era astfel un organism sintetic viu. Dezvoltarea Xenoboților a demonstrat că celulele derivate dintr-un embrion de amfibian pot fi programate în forma și funcționarea dorite prin eliberarea constrângerilor naturale. Cu toate acestea, nu se știa dacă bioboții ar putea fi creați din celule non-amfibiene sau adulte.
Oamenii de știință au raportat acum construirea cu succes a bioboților folosind celule adulte din neembrionare uman țesut cu capacități dincolo de Xenoboți. Acest biobot a fost numit „Antroboți' din aceasta cauza uman origine.
Deoarece Xenoboții au fost derivati din celule embrionare amfibiene prin modelarea celulelor individual, echipa de cercetare a început cu testarea dacă capacitatea de a da naștere bioboților este limitată la aceste celule amfibiene sau, alte celule adulte non-amfibiene, neembrionare pot genera și bioboți? Mai mult, dacă celulele de semințe trebuie să fie neapărat sculptate individual pentru a genera bioboți sau dacă coaxarea celulelor de semințe inițiale poate duce, de asemenea, la auto-construcția de bioboți? Pentru aceasta, în loc de țesuturi embrionare, cercetătorii au folosit celule somatice adulte, derivate din uman epiteliul pulmonar și au fost capabili să genereze structuri vii mobile noi, multicelulare, auto-constructive, fără sculptare manuală sau folosind vreo mașinărie externă care dă formă. Metoda folosită este scalabilă. Au fost produse în paralel roiuri de bioboți care s-au deplasat prin propulsie condusă de cili și au trăit 45-60 de zile. Interesant, s-a observat, de asemenea, că Anthroboții s-au deplasat prin rupturi în monostraturile neuronale și au indus vindecarea eficientă a defectelor in vitro.
Sinteza Anthroboților este semnificativ deoarece demonstrează că plasticitatea celulelor pentru a da naștere bioboților nu se limitează la celulele embrionare sau amfibiene. S-a demonstrat că adultul somatic uman celulele sălbatice fără nicio modificare genetică pot forma noi bioboți fără nicio mașinărie externă care dă formă.
Anthrobots reprezintă o îmbunătățire față de Xenobot și un progres în tehnologia relevantă care are implicații semnificative pentru producția de țesuturi complexe pentru utilizări clinice în Medicina regenerativă. În viitor, ar putea deveni posibil să se producă Anthroboți personalizați pentru fiecare pacient și să le implementeze în organism fără a induce niciun răspuns imun.
***
Referinte:
- Blackiston D. et al 2023. Roboti biologici: perspective asupra unui domeniu interdisciplinar emergent. Robotică moale. august 2023. 674-686. DOI: https://doi.org/10.1089/soro.2022.0142
- Gumuskaya, G. et al. 2023. Motile Living Biobots Self-Construct from Adult Uman Celule semințe progenitoare somatice. Advanced Science 2303575. publicat: 30 noiembrie 2023 DOI: https://doi.org/10.1002/advs.202303575
- Universitatea Tufts 2023. Știri – Oamenii de știință construiesc mici roboți biologici din Uman Celulele. https://now.tufts.edu/2023/11/30/scientists-build-tiny-biological-robots-human-cells
- Ebrahimkhani Mo.R. și Levin M., 2021. Mașini vii sintetice: O nouă fereastră asupra vieții. iScience Perspective. Volumul 24, numărul 5, 102505, 21 mai 2021. DOI: https://doi.org/10.1016/j.isci.2021.102505
***
