Sõna „robot” tekitab kujutluspilte inimtaolisest tehislikust metallmasinast (humanoidist), mis on loodud ja programmeeritud meie eest automaatselt teatud ülesandeid täitma. Robotid (või botid) võivad aga olla mis tahes kuju või suurusega ning valmistatud mis tahes materjalist (sealhulgas bioloogilistest materjalidest, näiteks elusrakkudest), olenevalt disainist ja funktsionaalsetest nõuetest. Neil ei pruugi olla füüsilist vormi, nagu Siri või Alexa puhul . Robotid on ratsionaalselt disainitud esemed või masinad, mis on autonoomsed ja täidavad konkreetseid ülesandeid.
Bioloogilised robotid (või biobotid) kasutavad tootmismaterjalina elusrakke või -kudesid. Nagu kõik robotid, on ka biobotid programmeeritavad masinad, mis on autonoomsed ja täidavad spetsiifilisi ülesandeid. Need on aktiivsete elusate ja liikuvate sünteetiliste struktuuride eriklass.
Elusad koed iseenesest ei ole robotid. Need on loomade osad. Elusatest rakkudest saavad robotid, kui nad vabastatakse tavapärastest piirangutest ja programmeeritakse soovitud vormi ja funktsiooni, kombineerides ja kujundades rakke kunstlikult spetsiifilise käitumise näitamiseks.
Ksenobotid olid esimesed täielikult bioloogilised biobotid, mis loodi laboris 2020. aastal, kasutades konnaliigi Xenopus laevis embrüote munarakke (sellest ka nimi ksenobotid). See oli esimene elav, ennast parandav ja ennast paljunev tehisorganism. Elavaid rakke kasutati ehitusplokkidena, mis vabastati ülejäänud embrüo tavapärastest piirangutest, et luua uus tehiselu vorm, mille morfoloogia ja omadused olid kunstlikult "kujundatud". Ksenobot oli seega elav sünteetiline organism. Ksenobotite väljatöötamine näitas, et kahepaikse embrüost saadud rakke saab programmeerida soovitud vormi ja funktsiooni, vabastades looduslikud piirangud. Siiski ei olnud teada, kas bioboteid saab luua mitte-kahepaikse või täiskasvanud rakkudest.
Teadlased on nüüd teatanud biorobotite edukast konstrueerimisest, kasutades täiskasvanud rakke mitteembrüonaalsest inimkoest ja millel on ksenorobotitest suuremad võimed. See biorobot on oma inimpäritolu tõttu nimetatud antroporobotiteks.
Kuna ksenobotid saadi kahepaiksete embrüonaalsetest rakkudest rakkude individuaalse vormimise teel, alustas uurimisrühm testimist, kas biobotite tekkimise võime piirdub nende kahepaiksete rakkudega või saavad bioboteid genereerida ka teised mitte-kahepaiksete mitte-embrüonaalsed täiskasvanud rakud? Lisaks, kas seemnerakke tuleb biobotite genereerimiseks tingimata eraldi skulpteerida või kas esialgsete seemnerakkude meelitamine võib viia ka biobotite isekonstruktsioonini? Selleks kasutasid teadlased embrüonaalsete kudede asemel inimese kopsuepiteelist saadud täiskasvanud somaatilisi rakke ja suutsid luua uudseid, mitmerakulisi, isekonstruktsioonivaid ja liikuvaid elusstruktuure ilma käsitsi skulpteerimise või väliste vormimismehhanismideta. Kasutatav meetod on skaleeritav. Paralleelselt toodeti biobotite parved, mis liikusid ripsmetega juhitava tõukejõu abil ja elasid 45–60 päeva. Huvitaval kombel täheldati ka, et antropobotid liikusid neuronaalsete monokihide katkestuste kohal ja indutseerisid in vitro defektide tõhusat paranemist.
Antrobotite süntees on oluline, sest see näitab, et rakkude plastilisus biobotite tekkeks ei piirdu ainult embrüonaalsete või kahepaiksete rakkudega. See on näidanud, et täiskasvanud somaatilised inimese metsikud rakud suudavad ilma igasuguse geneetilise modifikatsioonita moodustada uusi bioboteid ilma välise vormimismehhanismita.
Antrobotid on ksenorobotite täiustus ja asjakohase tehnoloogia edasiminek, millel on märkimisväärne mõju keerukate kudede tootmisele kliiniliseks kasutamiseks regeneratiivses meditsiinis . Tulevikus võib olla võimalik toota iga patsiendi jaoks isikupärastatud antroporoboteid ja paigutada neid kehasse ilma immuunvastust esile kutsumata.
***
viited:
- Blackiston D. et al 2023. Bioloogilised robotid: esilekerkiva interdistsiplinaarse valdkonna perspektiivid. Pehme robootika. august 2023. 674-686. DOI: https://doi.org/10.1089/soro.2022.0142
- Gumuskaja, G. et al. 2023. Motile Living Biobots Self-Construct from Adult Inimene Somaatilised eellasrakud. Advanced Science 2303575. avaldatud: 30. november 2023 DOI: https://doi.org/10.1002/advs.202303575
- Tuftsi ülikool 2023. Uudised – teadlased ehitavad pisikesi bioloogilisi roboteid Inimene Rakud. https://now.tufts.edu/2023/11/30/scientists-build-tiny-biological-robots-human-cells
- Ebrahimkhani Mo.R. ja Levin M., 2021. Sünteetilised elavad masinad: uus aken elule. iScience'i vaatenurk. 24. köide, 5. number 102505, 21. mai 2021. DOI: https://doi.org/10.1016/j.isci.2021.102505
***
