Ερευνητές δημιούργησαν στο εργαστήριο μικροσκοπικά βιολογικά ρομπότ από ανθρώπινα κύτταρα τραχείας, τα οποία μπορούν να προγραμματίζονται και να εκτελούν εντολές. Τι σημαίνει αυτό;

Ας υποθέσουμε ότι, σε μερικά χρόνια από τώρα, αντιμετωπίζετε μια απειλητική για τη ζωή σας ασθένεια. Έχουν φράξει κάποιες αρτηρίες σας ή έχετε ένα σοβαρό ορμονικό πρόβλημα. Πηγαίνετε στο νοσοκομείο, σας κάνουν μια απλή ένεση, παρακολουθούν την πορεία σας για μερικές ημέρες και ως εκ θαύματος είστε καλά. Μπορεί τώρα αυτό να ακούγεται στα αυτιά σας σαν επιστημονική φαντασία, αλλά το υποθετικό σενάριο δεν είναι τόσο ακραία απίθανο, αν λάβει κανείς υπόψη του τις προόδους που έχει κάνει η ιατρική τις τελευταίες δεκαετίες αξιοποιώντας πλήθος νέων τεχνολογιών, όπως για παράδειγμα η ρομποτική χειρουργική. Εδώ και πολλά χρόνια, ρομπότ υπό την καθοδήγηση ανθρώπων πραγματοποιούν επεμβάσεις εξαιρετικής ακρίβειας, με υψηλότατα επίπεδα αποτελεσματικότητας. Και είναι γεγονός ότι τα ρομπότ στην ιατρική δεν έχουν ούτε κατά διάνοια εξαντλήσει τη χρησιμότητά τους.  

Χρειάστηκε να περάσουν κάτι λιγότερο από τρεις δεκαετίες για να δούμε τα μηχανικά ρομπότ να κινούνται σαν άνθρωποι, να πραγματοποιούν κινήσεις υψηλής ακρίβειας και να τα εμπιστευόμαστε να χειρουργούν. Πόσα χρόνια θα περάσουν μέχρι να δούμε βιολογικά αυτή τη φορά ρομπότ να κινούνται μέσα στους οργανισμούς μας με την ίδια ακρίβεια; Φαίνεται ότι η στιγμή αυτή δεν θα αργήσει.  

Ρομπότ και βιολογία

Μπορεί να μοιάζει ότι για τη βιορομποτική είμαστε σήμερα στο 1983, αλλά η συνολικότερη τεχνολογική επιτάχυνση μας υποδεικνύει ότι ίσως να μη χρειαστεί να περιμένουμε δεκαετίες μέχρι να δούμε βιορομπότ να ταξιδεύουν μέσα στα σώματά μας και να βοηθούν στη θεραπεία ασθενειών ή να ταξιδεύουν στους ωκεανούς και να καθαρίζουν τις θάλασσές μας από τη ρύπανση. Εφόσον κατορθώνουμε να κατασκευάζουμε αποτελεσματικά μηχανικά ρομπότ, γιατί να μην επεκταθούμε και στη βιολογία; 

Στο πλαίσιο της συνάντησης του ρομποτικού σχεδιασμού με τη βιολογία, τον Ιανουάριο του 2020 μια ομάδα επιστημόνων από το Πανεπιστήμιο Ταφτς και το Ινστιτούτο Γουάις του Πανεπιστημίου Χάρβαρντ χρησιμοποίησαν ζωντανά κύτταρα που προέρχονταν από έμβρυα βατράχων (του είδους Xenopus laevis ή, αλλιώς, Αφρικανικός ονυχοφόρος), ώστε να δημιουργήσουν όχι απλώς ένα νέο είδος ρομπότ, αλλά μια εντελώς νέα μορφή ζωής: τα ζωντανά ρομπότ. Τα Xenobots, όπως ονομάστηκαν χαρακτηριστικά, είχαν πλάτος μόλις ενός χιλιοστού και μπορούσαν όχι μόνο να κινηθούν προς έναν στόχο, φέροντας πάνω τους ένα ωφέλιμο φορτίο (όπως ένα φάρμακο που πρέπει να μεταφερθεί σε ένα συγκεκριμένο σημείο μέσα σε έναν ασθενή), αλλά και να αυτοθεραπευτούν αν κοπούν.

Η πρωτοποριακή αυτή έρευνα διάνοιξε λεωφόρους και όχι μόνο για την ιατρική. «Μπορούμε να φανταστούμε πολλές χρήσιμες εφαρμογές αυτών των ζωντανών ρομπότ, που θα ήταν αδύνατες για άλλες μηχανές», ανέφερε το 2020 ο καθηγητής βιολογίας στη Σχολή Τεχνών και Επιστημών του Ταφτς και επικεφαλής του ερευνητικού σχεδίου Μάικλ Λέβιν, «όπως η αναζήτηση δυσάρεστων χημικών ενώσεων ή ραδιενεργών μολύνσεων, η συλλογή μικροπλαστικών από τους ωκεανούς ή το ταξίδι στις αρτηρίες για να ξύσουν την αθηρωματική πλάκα». Βεβαίως, η ανθρωπότητα δεν βασίζει τις ελπίδες της μόνο στα ζωντανά ρομπότ. Εδώ και χρόνια, ερευνητές πανεπιστημίων των ΗΠΑ δημιουργούν μικροσκοπικά μηχανικά ρομπότ, τα οποία εμπνέονται από έμβια όντα. 

Στα τέλη Νοεμβρίου του 2023, ωστόσο, η έρευνα της βιορομποτικής, και πιο ειδικά του κλάδου της «συνθετικής μορφογένεσης», έκανε ένα ακόμα πιο σημαντικό βήμα. Επιστήμονες της ίδιας ομάδας που είχε δημιουργήσει τα Xenobots βασίστηκαν στην προηγούμενη εργασία τους και παρουσίασαν τα Ανθρωμπότ (Anthrobots), μικροσκοπικά ζωντανά ρομπότ από ανθρώπινα κύτταρα αυτή τη φορά, τα οποία μπορούν να κινούνται σε εργαστηριακά τρυβλία και να αυτοθεραπεύονται.

Τα συνθετικά αυτά ρομπότ έχουν μέγεθος που κυμαίνεται από το πλάτος μιας ανθρώπινης τρίχας έως τη μύτη ενός μολυβιού. Αποτελούνται από κύτταρα της τραχείας ανθρώπων, καθώς τα συγκεκριμένα αυτά κύτταρα φέρουν κροσσούς, οι οποίοι έχουν την ιδιότητα να φτιάχνουν μόνοι τους πολυκυτταρικές δομές, τα λεγόμενα οργανίδια. 

Μετά από μία εβδομάδα στο εργαστήριο, τα οργανίδια αυτά άρχισαν να αποκτούν ζωή, να κινούνται, να αναπαράγονται και να αυτοσυναρμολογούνται. «Αυτή η μορφή ανάπτυξης», αναφέρουν στην εργασία τους οι ερευνητές, «που δεν είχε παρατηρηθεί προηγουμένως σε κανέναν άλλο οργανισμό, προκύπτει αυθόρμητα μέσα σε λίγες ημέρες αντί να εξελίσσεται σε χιλιετίες». Οι ερευνητές απέδειξαν ότι τα Ανθρωμπότ έχουν αξιοπρόσεκτη θεραπευτική δράση σε άλλα κύτταρα, γεγονός που τους κάνει να πιστεύουν ότι μια μέρα θα μπορούν να χρησιμοποιούνται ως νέα θεραπευτικά εργαλεία για την αναγέννηση, την επούλωση και τη θεραπεία ασθενειών. 

«Ορισμένοι πίστευαν ότι τα χαρακτηριστικά των Xenobots βασίζονταν σε μεγάλο βαθμό στο γεγονός ότι ήταν εμβρυϊκά και αμφίβια», δήλωσε ο συγγραφέας της μελέτης στο CNN. Όμως, αυτό δεν ισχύει. «Η νέα ανακάλυψη», σύμφωνα με τον Λεβίν, «σχετίζεται με μια πιο γενική ιδιότητα των ζωντανών πραγμάτων».

«Μπορούμε να παράγουμε σμήνη…»

«Τα Ανθρωμπότ αυτοσυναρμολογούνται στο εργαστηριακό τρυβλίο», λέει η διδακτορική φοιτήτρια Γκιζέμ Γκουμούσκαγια, η οποία δημιούργησε τα βιορομπότ σε συνεργασία με τον Λεβίν. «Σε αντίθεση με τα Xenobots, δεν χρειάζονται τσιμπιδάκια ή νυστέρια για να τους δώσουμε σχήμα και μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε ενήλικα κύτταρα −ακόμα και κύτταρα από ηλικιωμένους ασθενείς− αντί για εμβρυϊκά κύτταρα. Επιπλέον, είναι επιδεκτικά στην επέκταση − μπορούμε να παράγουμε σμήνη αυτών των ρομπότ παράλληλα, κάτι που αποτελεί μια καλή αρχή για την ανάπτυξη ενός θεραπευτικού εργαλείου».

Στη μελέτη που δημοσιεύτηκε στην επιθεώρηση Advanced Science, ο Λέβιν και η Γκουμούσκαγια μας αποκάλυψαν ότι μπορούμε να δημιουργήσουμε βιορομπότ από ανθρώπινα κύτταρα ενηλίκων, χωρίς καμία γενετική τροποποίηση. Το πλέον αξιοσημείωτο, βεβαίως, είναι ότι τα ρομπότ αυτά προκύπτουν «αυθόρμητα» και ότι μπορούν να λειτουργούν «συντονισμένα». «Θελήσαμε να διερευνήσουμε τι μπορούν να κάνουν τα κύτταρα πέρα από τη δημιουργία προκαθορισμένων στοιχείων», δήλωσε η τουρκικής καταγωγής ερευνήτρια, η οποία, πριν ασχοληθεί με τη βιολογία, έκανε σπουδές αρχιτεκτονικής. «Όπως η πέτρα και τα τούβλα μπορούν να τοποθετηθούν με τέτοιο τρόπο ώστε να δημιουργήσουν τοίχους, αψίδες ή κολόνες, έτσι κι εμείς μπορέσαμε με τον επαναπρογραμματισμό της αλληλεπίδρασης των κυττάρων να δημιουργήσουμε νέες πολυκυτταρικές δομές». Τα κύτταρα αυτά όμως δεν δημιουργούν μόνο νέα σχήματα, αλλά μπορούν να ενθαρρύνουν την ανάπτυξη νέων νευρώνων σε περιοχές όπου υπάρχει βλάβη, και αυτό είναι το πολύ ελπιδοφόρο τους κομμάτι. 

«Τώρα εξετάζουμε πώς λειτουργεί αυτός ο μηχανισμός επούλωσης και αναρωτιόμαστε τι άλλο μπορούν να κάνουν αυτές οι κατασκευές», λέει ο Λεβίν. Όπως επισημαίνουν οι ερευνητές, το εύρημα είναι πολύ σημαντικό, γιατί η χρήση βιορομπότ που έχουν κατασκευαστεί από τα ίδια τα κύτταρα ενός ασθενούς σημαίνει αποφυγή του κινδύνου ανοσολογικής αντίδρασης. Αξίζει επίσης να σημειωθεί ότι, επειδή τα βιορομπότ ζουν μόνο λίγες εβδομάδες πριν αποσυντεθούν, μπορούν εύκολα να απορροφώνται από τον οργανισμό μετά την ολοκλήρωση του έργου τους.

Κι αν εξεγερθούν;

Για όσους τώρα ανησυχούν για το ενδεχόμενο «εξέγερσης των βιορομπότ», ο Λέβιν σπεύδει να δηλώσει ότι τα Ανθρωμπότ δεν εγείρουν κανένα ζήτημα ηθικής ή ασφάλειας, καθώς ούτε έχουν κατασκευαστεί από ανθρώπινα έμβρυα, αλλά ούτε είναι και γενετικά τροποποιημένα με οποιονδήποτε τρόπο. 

«Ζουν σε ένα πολύ περιορισμένο περιβάλλον, επομένως δεν υπάρχει περίπτωση να βγουν με κάποιον τρόπο έξω ή να ζήσουν εκτός εργαστηρίου. Δεν μπορούν να ζήσουν έξω από αυτό το πολύ συγκεκριμένο περιβάλλον», λέει κατηγορηματικά. «Έχουν μια φυσική διάρκεια ζωής, οπότε, μετά από μερικές εβδομάδες, απλώς βιοδιασπώνται». Και πριν ακόμα δούμε μια συγκεκριμένη εφαρμογή, είναι μάλλον νωρίς να μιλάμε για ενδεχόμενη κακόβουλη χρήση.

Ωστόσο, εύλογα θα αναρωτηθεί κάποιος: Τι είναι αυτό το νέο δημιούργημα; Είναι ρομπότ; Είναι ζώο; Είναι μηχανή; «Αυτές οι σκέψεις δεν μας εξυπηρετούν πολύ καλά», λέει ο Λέβιν, «γι’ αυτό πρέπει να τις ξεπεράσουμε». Προς το παρόν, αξίζει να παρακολουθούμε τις πολλά υποσχόμενες και συναρπαστικές έρευνες της βιορομποτικής. Ακόμα και να χρειαστούν σαράντα χρόνια, πάνω από μία γενιά δηλαδή, για να δούμε συγκεκριμένα αποτελέσματα, θα μιλάμε για έναν ακόμα θρίαμβο της επιστημονικής έρευνας. Τα Ανθρωμπότ θα είναι οι πρόδρομοι, τα κλειδιά που μας άνοιξαν μία ακόμα πύλη για να εισχωρήσουμε στα άδυτα του οργανισμού και να επιδιορθώνουμε αναίμακτα τις βλάβες του οργανισμού μας. Την ίδια στιγμή, θα μας δώσουν την ευκαιρία να κάνουμε πράγματα που ούτε καν μπορούμε να φανταστούμε σήμερα. Αυτή εξάλλου είναι και η δύναμη της επιστήμης, που την κάνει να μοιάζει μαγική, και να μας προκαλεί αναπόφευκτα δέος. 

Πηγή: kathimerini.gr (Μανώλης Ανδριωτάκης)

• Ετικέτες ανθρωμπότ, βιολογικά ρομπότ