Sana "robotti" herättää kuvia ihmisen-kuin ihmisen tekemä metallikone (humanoidi), joka on suunniteltu ja ohjelmoitu suorittamaan automaattisesti joitain tehtäviä puolestamme. Robotit (tai robotit) voivat kuitenkin olla minkä muotoisia tai kokoisia tahansa ja ne voidaan valmistaa mistä tahansa materiaalista (mukaan lukien biologiset materiaalit, kuten elävät solut) suunnittelusta ja toiminnallisista vaatimuksista riippuen. Sillä ei ehkä ole mitään fyysistä muotoa, kuten tapauksessa Siri or Alexa. Robotit ovat rationaalisesti suunniteltuja esineitä tai koneita, jotka osoittavat itsenäisyyttä ja suorittavat tiettyjä tehtäviä.
Biologiset robotit (tai biobotit) käyttävät elämistä solut tai kudoksia valmistusmateriaalina. Kuten kaikki robotit, myös biobotit ovat ohjelmoitavia koneita, jotka näyttävät autonomian ja suorittavat tiettyjä tehtäviä. Nämä ovat aktiivisten elävien ja liikkuvien synteettisten rakenteiden erityisluokka.
Elävät kudokset sinänsä, eivät ole robotteja. Ne ovat osia eläimistä. Elävät solut heistä tulee robotteja, kun ne vapautetaan normaaleista rajoituksista ja ohjelmoidaan haluttuun muotoon ja toimintaan yhdistämällä ja muotoilemalla soluja keinotekoisesti näyttämään tiettyä käyttäytymistä.
Xenobotit olivat ensimmäiset täysin biologiset biobotit, jotka luotiin laboratoriossa vuonna 2020 käyttämällä sammakkolajin alkioista peräisin olevia munasoluja. Xenopus laevis (siis nimi Xenobots). Se oli ensimmäinen elävä, itsekorjautuva, itseään replikoituva keinotekoinen organismi. Eläviä soluja käytettiin rakennuspalikoina, jotka vapautettiin muun alkion normaaleista rajoituksista, jotta syntyi uusi keinotekoisen elämän muoto, jonka morfologia ja piirteet oli keinotekoisesti "suunniteltu". Xenobot oli siis elävä synteettinen organismi. Xenobottien kehitys osoitti, että sammakkoeläinalkiosta peräisin olevat solut voidaan ohjelmoida haluttuun muotoon ja toimintaan vapauttamalla luonnollisia rajoituksia. Ei kuitenkaan tiedetty, voidaanko biobotteja luoda muista kuin sammakkoeläinten tai aikuisten soluista.
Tutkijat ovat nyt raportoineet onnistuneesta biobottien rakentamisesta käyttämällä aikuisia ei-alkion soluja ihmisen kudoksia, joiden ominaisuudet ylittävät Xenobotit. Tämä biobot on nimettyAntrobotit' sen takia ihmisen alkuperää.
Koska ksenobotit johdettiin sammakkoeläinten alkiosoluista muovaamalla soluja yksittäin, tutkimusryhmä aloitti testaamisen, rajoittuuko kyky synnyttää biobotteja näihin sammakkoeläinsoluihin vai voivatko myös muut ei-sammaeläinten, ei-alkiot aikuiset solut tuottaa biobotteja? Edelleen, jos siemensolut on välttämättä muokattava yksitellen biobottien luomiseksi tai jos myös alkuperäisten siemensolujen houkutteleminen voi johtaa biobottien itserakentamiseen? Tätä varten tutkijat käyttivät alkiokudosten sijasta aikuisten somaattisia soluja, jotka olivat peräisin ihmisen keuhkojen epiteeli ja pystyivät luomaan uusia, monisoluisia, itsestään rakentavia, liikkuvia eläviä rakenteita ilman manuaalista veistämistä tai ulkoista muotoa antavaa koneistoa. Käytetty menetelmä on skaalautuva. Syntyi rinnakkain biobottiparvia, jotka liikkuivat värepäävetoisella propulsiolla ja elivät 45–60 päivää. Mielenkiintoista on, että havaittiin myös, että Anthrobotit liikkuivat hermosolujen yksikerroksisten katkojen yli ja indusoivat vikojen tehokasta paranemista in vitro.
Anthrobottien synteesi on merkittävä, koska se osoittaa, että solujen plastisuus biobottien synnyttämiseksi ei rajoitu alkio- tai sammakkoeläinsoluihin. Se on osoittanut, että aikuisten somaattinen ihmisen luonnonvaraiset solut ilman geneettistä modifikaatiota voivat muodostaa uusia biobotteja ilman ulkoista muotoa antavaa koneistoa.
Anthrobots on parannus Xenoboteihin verrattuna ja edistys asiaankuuluvassa tekniikassa, jolla on merkittäviä vaikutuksia monimutkaisten kudosten tuotantoon kliiniseen käyttöön uudistava lääketiede. Tulevaisuudessa voi olla mahdollista valmistaa jokaiselle potilaalle räätälöityjä Anthrobotteja ja ottaa ne käyttöön kehossa ilman immuunivastetta.
***
Viitteet:
- Blackiston D. et ai 2023. Biological Robots: Perspectives on an Emerging Interdisciplinary Field. Pehmeä robotiikka. elokuu 2023. 674-686. DOI: https://doi.org/10.1089/soro.2022.0142
- Gumuskaya, G. et ai. 2023. Motile Living Biobots Self-Construct from Adult Ihmisen Somaattiset kantasolut. Advanced Science 2303575. Julkaistu: 30. marraskuuta 2023 DOI: https://doi.org/10.1002/advs.202303575
- Tufts University 2023. Uutisia – Tiedemiehet rakentavat pieniä biologisia robotteja Ihmisen Solut. https://now.tufts.edu/2023/11/30/scientists-build-tiny-biological-robots-human-cells
- Ebrahimkhani Mo.R. ja Levin M., 2021. Synteettiset elävät koneet: Uusi ikkuna elämään. iScience Perspective. Volume 24, Issue 5, 102505, 21. toukokuuta 2021. DOI: https://doi.org/10.1016/j.isci.2021.102505
***
