Bioboţi, xenoboți, antroboți sunt denumirile unor organisme noi, fascinante, create în laborator, începând cu 2020, graţie progresului tehnologic fără precedent. Nu sunt nici roboţi, în sensul tradiţional al termenului, nici vreo specie nouă de animal, ci o clasă inedită de artefacte, hibrizi biotehnologici, “forme noi de viaţă, complet programabile”, după cum spunea Joshua Bongard, inginer, specialist în robotică, de la Universitatea Vermont, din SUA.
Aceștia au fost creați folosindu-se celule vii, materiale biologice și tehnologie, pentru a îndeplini diverse funcții, în domenii variate, de la medicină, până la inginerie și monitorizare a mediului înconjurător. Seamănă cu nişte embrioni fără formă clară, cu celule organizate în funcţie de modul în care au fost programate.
Termenul “bioboți” (bioroboți) poate acoperi o gamă largă de dispozitive, care utilizează celule vii sau componente biologice pentru a obține mișcare sau alte funcții. Deși conceptul de “biobot” există de ceva timp, cercetările și dezvoltarea în acest domeniu abia acum au luat amploare, pentru a explora diversele posibilități și aplicații ale acestora.
Unul dintre obiectivele principale ale cercetării în domeniul bioboților, care reuneşte elemente de bioinginerie, culturi celulare, microfabricație și diverse metode de control și monitorizare a interacțiunilor biologice și tehnologice, este de a crea dispozitive eficiente și funcționale, cu largă aplicabilitate.
Bioboții sunt proiectaţi pentru a funcționa într-o manieră similară organismelor “sociale” din natură, care cooperează și interacționează pentru a realiza anumite sarcini sau obiective comune, având capacitatea de a comunica între ele pentru a rezolva probleme sau pentru a efectua sarcini complexe.
Primii bioboţi / xenoboţi
După ce, în ultimii zece ani, cercetătorii au reuşit să cultive celule umane auto-organizate în 3D, obţinând “organoizi” (versiuni în miniatură ale organelor noastre), în 2020, la Universitatea Vermont, din Statele Unite, s-au creat ptimii bioboţi, din celule stem de broască.
Celulele stem au fost prelevate de la un embrion al broaştei africane Xenopus laevis, apoi un algoritm a generat mii de combinaţii posibile cu celule ale pielii (celule “pasive”) şi cu celule ale inimii (celule “active”), cele din urmă asigurând mobilitatea biobotului, prin contracţiilor lor. După incubare, celulele au fost asamblate conform modelelor desenate de computer, în formă de sfera, pe care s-au adăugat straturi de celule stem cardiace, în locuri precise.
În 2023, pentru prima dată, bioboți fabricați din celule umane ale traheii au încurajat celulele nervoase deteriorate să se repare într-un experiment de laborator, prefigurând un viitor în care creații ca acestea ne vor putea patrula corpurile, ne vor vindeca bolile, ne vor putea administra medicamente și multe altele.
Ulterior, cercetătorii au actualizat bioboții pentru a fi mai rapizi, pentru a avea amintiri şi pentru a nu mai avea nevoie de celule cardiace. Mai există însă un obstacol de trecut, deoarece versiunea “îmbunătăţită” s-a obţinut tot din celule stem de broască, ceea ce ar putea declanşa, dacă sunt folosiţi astfel de bioboți la om, un răspuns imunitar, lăsându-i pe pacienţi cu un risc ridicat de infecţie.
Termenul de “xenoboţi”, utilizat, de asemenea, pentru bioboţi, vine de la cuvântul “xeno”, care înseamnă “străin” sau “diferit”, pentru că acești “roboți” sunt construiți din celule vii care nu există în mod natural în forma lor specifică, amintind in acelasi timp de numele broaştei africane cu gheare, Xenopus laevis.
Bioboți / xenoboți – avantaje şi riscuri ale utilizării acestora
Astfel de bioboți/ xenoboți au fost concepuţi, aşadar, în primul rând, pentru domeniul medical, deoarece ar putea să transporte medicamente în corpul uman, să cureţe arterele, să efectueze intervenţii chirurgicale minim invazive etc.
O caracteristică unică şi extrem de avantajoasă a xenoboților este capacitatea lor de a fi biodegradabili, de a se dezintegra în mod natural în timp, deoarece sunt făcuți din materiale biologice și nu din metale sau plastic. Acest lucru ar putea fi deosebit de benefic în aplicații medicale, de exemplu, unde acești bioboți ar putea fi folosiți pentru livrarea de medicamente în organism, pentru repararea leziunilor măduvei spinării, pentru a recunoaște bacteriile sau celulele canceroase sau pentru intervenții chirurgicale, după care se descompun în mod natural în corp.
Aplicabilitatea lor ar putea fi însă mult mai largă – de exemplu, să digere substanţe toxice sau radioactive, să colecteze plastic din apa mărilor şi oceanelor etc.
Perspectivele sunt şi mai îndrăzneţe, pentru că, fiind construiţi din celule nervoase şi senzoriale, bioboţii ar putea fi înzestraţi cu abilităţi cognitive, altfel spus, să devină “inteligenţi”.
Acest ultim aspect ridică, în lumea medicală (şi nu numai), anumite temeri şi probleme de etică – ce s-ar întâmpla dacă aceşti bioboţi “inteligenţi”, chiar dacă nu sunt capabili să se reproducă sau să evolueze, ar “decide” singuri să invadeze un organism, să-l distrugă, să răspândească un virus mortal?
De la bioboţi, la antroboţi creaţi din celule umane – noile frontiere ale ştiinţei şi cercetării
Terminologia legată de “antroboţi” este de dată recentă şi se referă la faptul că aceştia ar putea fi interpretați ca bioboţi sau dispozitive, cu dimensiuni cuprinse între 30 şi 500 de microni, care imită comportamentul și funcționarea furnicilor sau ale altor organisme sociale, cum ar fi albinele sau termitele, care cooperează și interacționează pentru a realiza anumite sarcini sau obiective comune.
Cercetătorii de la Tufts University, o universitate privată de cercetare din Boston, și de la Institutul Wyss, de la Universitatea Harvard, SUA, bazându-se pe ceea ce s-a realizat deja în domeniul bioboţilor, au dezvoltat “antroboţi”, derivaţi din celule umane adulte (în loc de celule embrionare), ceea ce înseamnă că un pacient ar putea să-şi folosească propriile celule şi să evite declanşarea unui răspuns imunitar.
În plus, spre deosebire de xenoboţi, antroboţii “se adună singuri în vasul de laborator”, nu au nevoie de pensete, bisturie, pentru a le da forma, şi se pot produce “roiuri” de astfel de bioboţi.
Pentru a crea un antrobot, de foloseşte o singură celulă luată de pe suprafaţa traheii unei persoane, care este plasată într-un mediu asemănător traheii umane şi lăsată să crească şi să se înmulţească două săptămâni, când va arăta ca un pâlc sferic de celule cu cili în interior. Se plasează apoi într-o soluţie care face ca cilii să se deplaseze în exterior, acţionând ca nişte “vâsle” în vasul de laborator.
În această etapă s-a mai observat că antroboţii au tendinţa de a se aduna pe categorii – unele sferice, acoperite cu cili, cu mişcare verticală sau ondulată, altele mai alungite, cu tendinţa de a se mişca orizontal pentru perioade mai lungi, caracteristici care ar putea fi adaptate, spun specialiştii, diferitelor terapii în viitor.
Un test al antroboţilor
Pentru a testa antroboţii obţinuţi, cei implicaţi în realizarea lor au creat un strat 2D de neuroni într-o cutie Petri (vas de sticlă de laborator), apoi l-au “zgâriat” cu o tijă de metal. Au plasat o concentraţie mare de antroboţi pe o parte a “rănii” şi, spre surprinderea tuturor, noi neuroni au crescut sub antrboţi, nu şi pe partea lăsată neacoperită.
Michael Levin, coordonatorul studiului, mărturisea că: “A fost fascinant şi complet neaşteptat că celulele traheale normale ale pacientului, fără a-şi modifica ADN-ul, s-au putut mişca singure şi au încurajat creşterea neuronilor într-o regiune afectată. Ne uităm acum la modul în care actionează mecanismul de vindecare şi ne întrebăm ce altceva pot face aceste constructe”.
Un alt membru al echipei de cercetători, Gizem Gumuskaya, observa, de asemenea, că: “Prin reprogramarea interacțiunilor dintre celule, pot fi create noi structuri multicelulare, similar modului în care piatra și cărămida pot fi aranjate în diferite elemente structurale, cum ar fi pereți, arcade sau coloane”.
Pe măsură ce cercetătorii obțin o mai bună înțelegere a funcțiilor și potențialului bioboților, xenoboților şi, mai ales antroboților, se pare că ştiinţa şi tehnologia depăşesc alte şi alte frontiere, ceea ce este remarcabil, atât timp cât aceste descoperiri sunt valorificate spre binele omului şi al lumii vii, în general, pentru o existenţă mai sigură, mai fericită, mai echilibrată.
