Οι επιστήμονες δημιούργησαν μικροσκοπικά ζωντανά ρομπότ από ανθρώπινα κύτταρα -τα λεγόμενα anthrobots- που μπορεί μια μέρα να είναι σε θέση να βοηθήσουν στην επούλωση πληγών ή κατεστραμμένου ιστού, σύμφωνα με νέα μελέτη.
Μια ομάδα από το Πανεπιστήμιο Tufts και το Ινστιτούτο Wyss του Πανεπιστημίου του Χάρβαρντ έχουν ονομάσει αυτές τις δημιουργίες anthrobots (άνθρωποτ + ρομπότ). Η έρευνα βασίζεται σε παλαιότερες εργασίες ορισμένων από τους επιστήμονες, οι οποίοι κατασκεύασαν τα πρώτα ζωντανά ρομπότ (xenobots) από βλαστοκύτταρα που προέρχονται από έμβρυα του αφρικανικού βατράχου.
«Μερικοί άνθρωποι πίστευαν ότι τα χαρακτηριστικά των xenobots βασίζονταν πολύ στο γεγονός ότι είναι εμβρυϊκά και αμφίβια», δήλωσε ο συγγραφέας της μελέτης που δημοσιεύθηκε στο Advanced Science, Michael Levin, καθηγητής βιολογίας του Vannevar Bush στη Σχολή Τεχνών & Επιστημών Tufts.
«Δεν νομίζω ότι αυτό έχει καμία σχέση με το έμβρυο, αλλά ούτε τον βάτραχο. Νομίζω ότι αυτή είναι μια πολύ πιο γενική ιδιότητα των ζωντανών όντων. Δεν συνειδητοποιούμε όλες τις ικανότητες που έχουν τα κύτταρα του σώματός μας», εξήγησε ο ειδικός.
Όσο ήταν εν ζωή, τα anthrobots δεν ήταν πλήρεις οργανισμοί επειδή δεν είχαν πλήρη κύκλο ζωής, σημείωσε ο Δρ. Levin και υπογράμμισε: «Μας υπενθυμίζει ότι αυτές οι σκληρές δυαδικές κατηγορίες με τις οποίες έχουμε λειτουργήσει -ρομπότ, ζώο ή μηχανή;- δεν μας εξυπηρετούν πολύ. Πρέπει να τα ξεπεράσουμε».
Πώς κατασκευάστηκαν τα anthrobots;
Οι επιστήμονες χρησιμοποίησαν ενήλικα ανθρώπινα κύτταρα από την τραχεία από ανώνυμους δότες διαφορετικών ηλικιών και φύλων. Εξέτασαν αυτόν τον τύπο κυττάρων επειδή είναι σχετικά εύκολη η πρόσβαση σε αυτά λόγω της εργασίας για την Covid-19 και την πνευμονοπάθεια και, το πιο σημαντικό, λόγω ενός χαρακτηριστικού που οι επιστήμονες πίστευαν ότι θα έκανε τα κύτταρα ικανά να κινούνται, δήλωσε η επίσης συγγραφέας της μελέτης Gizem Gumuskaya, διδακτορική φοιτήτρια στο Tufts.
Τα κύτταρα της τραχείας καλύπτονται με τριχοειδείς προεξοχές που ονομάζονται βλεφαρίδες που κυματίζουν μπρος-πίσω. Συνήθως βοηθούν τα κύτταρα της τραχείας να ωθήσουν προς τα έξω μικροσκοπικά σωματίδια που βρίσκονται στις διόδους αέρα των πνευμόνων. Προηγούμενες μελέτες είχαν δείξει επίσης ότι τα κύτταρα μπορούν να σχηματίσουν οργανοειδή -συστάδες κυττάρων που χρησιμοποιούνται ευρέως για έρευνα.
Η Δρ. Gumuskaya πειραματίστηκε με τη χημική σύνθεση των συνθηκών ανάπτυξης των κυττάρων της τραχείας και βρήκε έναν τρόπο να ενθαρρύνει τις βλεφαρίδες να κοιτούν προς τα έξω στα οργανοειδή. Μόλις βρήκε τη σωστή μήτρα, τα οργανοειδή άρχισαν να κινούνται μετά από λίγες μέρες, με τις βλεφαρίδες να λειτουργούν κάπως σαν κουπιά.
«Τίποτα δεν συνέβη την πρώτη μέρα και ούτε μέχρι την πέμπτη, αλλά όπως γίνεται συνήθως στη βιολογία, γύρω στην έβδομη ημέρα, υπήρξε μια ταχεία μετάβαση. Ήταν σαν ένα ανθισμένο λουλούδι. Την έβδομη ημέρα, οι βλεφαρίδες είχαν αναποδογυρίσει και ήταν στο εξωτερικό. Στη μέθοδό μας, κάθε anthrobot αναπτύσσεται από ένα μόνο κύτταρο», εξήγησε η Δρ. Gumuskaya.
Σύμφωνα με τον Δρ. Levin, είναι αυτή η αυτο-συναρμολόγηση που τα κάνει μοναδικά. Βιολογικά ρομπότ έχουν κατασκευαστεί και από άλλους επιστήμονες, αλλά κατασκευάστηκαν με το χέρι φτιάχνοντας ένα καλούπι και σπέρνοντας κύτταρα για να ζήσουν πάνω τους.
Διαφορετικά σχήματα και μεγέθη
Τα anthrobots που δημιούργησε η συγκεκριμένη επιστημονική ομάδα δεν ήταν πανομοιότυπα. Μερικά ήταν σφαιρικά και καλύπτονταν πλήρως με βλεφαρίδες, ενώ άλλα είχαν σχήμα μπάλας ποδοσφαίρου και καλύπτονταν ακανόνιστα με βλεφαρίδες. Κινούνταν επίσης με διαφορετικούς τρόπους -κάποια σε ευθεία γραμμή, άλλα σε στενό κύκλο, ενώ άλλα γυρνούσαν γύρω-γύρω. Επιβίωσαν έως και 60 ημέρες σε εργαστηριακές συνθήκες.
Τα πειράματα που περιγράφονται σε αυτήν την τελευταία μελέτη βρίσκονται σε πρώιμο στάδιο, αλλά ο στόχος είναι να μάθουμε εάν τα anthrobots θα μπορούσαν να έχουν ιατρικές εφαρμογές, είπαν οι ερευνητές. Για να δουν εάν τέτοιες εφαρμογές θα μπορούσαν να είναι δυνατές, εξέτασαν εάν τα anthrobots ήταν σε θέση να κινηθούν πάνω από ανθρώπινους νευρώνες που είχαν αναπτυχθεί σε ένα εργαστηριακό πιάτο που είχε «γρατσουνιστεί» για να μιμηθεί μια βλάβη.
Οι επιστήμονες έμειναν έκπληκτοι όταν είδαν τα anthrobots να ενθαρρύνουν την ανάπτυξη στην κατεστραμμένη περιοχή των νευρώνων, αν και οι ερευνητές δεν έχουν κατανοήσει ακόμη τον μηχανισμό επούλωσης.
Σύμφωνα με τους ειδικούς, η μελέτη παρείχε μια βάση για μελλοντικές προσπάθειες χρήσης των bio-bots για διαφορετικές λειτουργίες και κατασκευή τους σε διαφορετικά σχήματα και μεγέθη. Η ικανότητα δημιουργίας αυτών των δομών από τα κύτταρα του ίδιου του ασθενούς υποστηρίζει διαφορετικές εφαρμογές τόσο στο εργαστήριο όσο και ίσως τελικά στους ανθρώπους.
Ο Δρ. Levin ξεκαθάρισε πως δεν θεωρεί ότι τα anthrobots εγείρουν ανησυχίες ηθικής ή ασφάλειας. Δεν είναι φτιαγμένα από ανθρώπινα έμβρυα, έρευνα που είναι αυστηρά περιορισμένη ή γενετικά τροποποιημένη με οποιονδήποτε τρόπο.
«Έχουν ένα πολύ περιορισμένο περιβάλλον στο οποίο ζουν, επομένως δεν υπάρχει πιθανότητα να βγουν με κάποιο τρόπο ή να ζήσουν έξω από το εργαστήριο. Δεν μπορούν να ζήσουν έξω από αυτό το πολύ συγκεκριμένο περιβάλλον. Έχουν μια φυσική διάρκεια ζωής, επομένως μετά από μερικές εβδομάδες, απλώς βιοδιασπώνται απρόσκοπτα», κατέληξε ο επιστήμονας.
