Vārds "robots" izraisa attēlus cilvēka- kā cilvēka radīta metāla mašīna (humanoīds), kas izstrādāta un ieprogrammēta, lai automātiski veiktu dažus uzdevumus mūsu vietā. Tomēr roboti (vai robotprogrammatūras) var būt jebkuras formas vai izmēra un var būt izgatavoti no jebkura materiāla (tostarp bioloģiskiem materiāliem, piemēram, dzīvām šūnām) atkarībā no konstrukcijas un funkcionālajām prasībām. Tam var nebūt nekādas fiziskas formas kā gadījumā Siri or Alexa. Roboti ir racionāli izstrādāti artefakti vai mašīnas, kas demonstrē autonomiju un veic noteiktus uzdevumus.
Bioloģiskie roboti (vai bioboti) izmanto dzīvošanu šūnas vai audus kā ražošanas materiālu. Tāpat kā visi roboti, arī bioboti ir programmējamas mašīnas, kas parāda autonomiju un veic noteiktus uzdevumus. Tā ir īpaša aktīvas dzīves un kustīgu sintētisko struktūru klase.
Dzīvie audi per se, nav roboti. Tās ir dzīvnieku daļas. Dzīvie šūnas kļūt par robotiem, kad tie tiek atbrīvoti no parastajiem ierobežojumiem un ieprogrammēti vēlamajā formā un funkcijās, mākslīgi apvienojot un veidojot šūnas, lai parādītu noteiktu uzvedību.
Ksenoboti bija pirmie pilnībā bioloģiskie bioboti, kas tika izveidoti laboratorijā 2020. gadā, izmantojot olu šūnas no varžu sugas embrijiem. Xenopus laevis (tātad nosaukums Xenobots). Tas bija pirmais dzīvais, pašlabojošs, pašreplicējošs mākslīgais organisms. Dzīvās šūnas tika izmantotas kā celtniecības bloki, kas tika atbrīvoti no pārējā embrija parastajiem ierobežojumiem, lai radītu jaunu mākslīgās dzīves veidu, kura morfoloģija un pazīmes tika mākslīgi “izstrādātas”. Tādējādi Ksenobots bija dzīvs sintētisks organisms. Ksenobotu izstrāde parādīja, ka šūnas, kas iegūtas no abinieku embrija, var ieprogrammēt vēlamajā formā un funkcionēt, atbrīvojot dabiskos ierobežojumus. Tomēr nebija zināms, vai biobotus var izveidot no šūnām, kas nav abinieku vai pieaugušo šūnas.
Zinātnieki tagad ir ziņojuši par veiksmīgu biobotu būvniecību, izmantojot pieaugušo šūnas, kas nav embrionālas cilvēka audu ar iespējām, kas pārsniedz Xenobots. Šis biobots ir nosauktsAntroboti' tā dēļ cilvēka izcelsme.
Tā kā ksenoboti tika iegūti no abinieku embrionālajām šūnām, atsevišķi veidojot šūnas, pētnieku grupa sāka ar testēšanu, vai spēja radīt biobotus ir ierobežota ar šīm abinieku šūnām vai arī citas, kas nav abinieku, neembrionālās šūnas var radīt biobotus? Turklāt, ja sēklu šūnas ir obligāti jāveido atsevišķi, lai radītu biobotus, vai arī sākotnējo sēklu šūnu pierunāšana var novest pie biobotu paškonstruēšanas? Šim nolūkam embrionālo audu vietā pētnieki izmantoja pieaugušo somatiskās šūnas, kas iegūtas no cilvēka plaušu epitēliju un spēja ģenerēt jaunas, daudzšūnu, paškonstruējošas, kustīgas dzīvas struktūras bez manuālas veidošanas vai jebkādas ārējas formas piešķiršanas iekārtas. Izmantotā metode ir mērogojama. Paralēli tika ražoti biobotu bari, kas pārvietojās ar ciliāru vadītu piedziņu un dzīvoja 45–60 dienas. Interesanti, ka tika arī novērots, ka Anthrobots pārvietojās pāri pārtraukumiem neironu monoslāņos un in vitro izraisīja efektīvu defektu dziedināšanu.
Anthrobots sintēze ir nozīmīgs, jo tas parāda, ka šūnu plastiskums, lai radītu biobotus, neaprobežojas tikai ar embriju vai abinieku šūnām. Tas ir parādījis, ka pieaugušo somatisko cilvēka savvaļas šūnas bez jebkādas ģenētiskas modifikācijas var veidot jaunus biobotus bez jebkādas ārējas formas piešķiršanas iekārtas.
Anthrobots ir uzlabojums salīdzinājumā ar Xenobots un atbilstošās tehnoloģijas sasniegums, kam ir būtiska ietekme uz sarežģītu audu ražošanu klīniskai lietošanai reģeneratīvā medicīna. Nākotnē, iespējams, būs iespējams ražot katram pacientam personalizētus Anthrobots un izvietot tos organismā, neizraisot nekādu imūnreakciju.
***
Norādes:
- Blekistons D. un citi 2023. Bioloģiskie roboti: perspektīvas jaunā starpdisciplinārā jomā. Mīkstā robotika. 2023. gada augusts. 674-686. DOI: https://doi.org/10.1089/soro.2022.0142
- Gumuskaja, G. un citi. 2023. Motile Living Biobots Self-Construct from Adult Cilvēka Somatiskās cilmes sēklu šūnas. Advanced Science 2303575. Publicēts: 30. gada 2023. novembrī DOI: https://doi.org/10.1002/advs.202303575
- Tufts University 2023. Jaunumi – Zinātnieki būvē sīkus bioloģiskos robotus no plkst Cilvēka Šūnas. https://now.tufts.edu/2023/11/30/scientists-build-tiny-biological-robots-human-cells
- Ebrahimkhani Mo.R. un Levins M., 2021. Sintētiskās dzīvās mašīnas: jauns logs uz dzīvi. iZinātnes perspektīva. 24. sējums, 5. izdevums, 102505, 21. gada 2021. maijs. DOI: https://doi.org/10.1016/j.isci.2021.102505
***
