به گزارش پایگاه اطلاع رسانی بنیان، تاکنون ساخت روبات‌های چند سلولی خودسازمانده، از عرض مو تا اندازه نوک مداد، در رشد نورون‌ها و در مناطق آسیب‌دیده در شرایط آزمایشگاهی، اثرات شفابخش قابل‌توجهی را نشان داده‌اند. بر اساس تحقیقات قبلی Xenobot، این مطالعه نشان می‌دهد که Anthrobots را می‌توان از سلول‌های انسان بالغ بدون اصلاح ژنتیکی ایجاد کرد و رویکرد جدیدی را برای ابزارهای درمانی خاص بیمار ارائه داد. از چند ویژگی مهم این ربات‌ها می‌توان به، اینکه آنتروبات‌ها ربات‌های بیولوژیکی خودآرایی هستند که از سلول‌های نای انسان ساخته شده‌اند و قادر به حرکت و تشویق رشد نورون هستند. آنها را می توان از سلول‌های انسان بالغ بدون تغییرات ژنتیکی ایجاد کرد و آنها را به یک ابزار درمانی بالقوه برای بیمار تبدیل کرد. آنتروبات‌ها پیشرفت قابل توجهی در پزشکی احیا کننده هستند که به طور بالقوه به درمان انواع بیماری‌ها و آسیب‌ها کمک می‌کنند.

ساخت ربات‌های چند سلولی

ربات‌های چند سلولی، از عرض یک تار موی انسان تا نوک یک مداد تیز، به‌گونه‌ای ساخته شده‌اند که تأثیر شفابخش قابل‌توجهی بر سلول‌های دیگر دارند. این کشف نقطه شروعی برای دیدگاه محققان برای استفاده از ربات‌های زیستی مشتق شده از بیمار به عنوان ابزارهای درمانی جدید برای بازسازی، شفا و درمان بیماری است. در همین راستا محققان دانشگاه تافتس و موسسه Wyss دانشگاه هاروارد، ربات‌های بیولوژیکی کوچکی را ساخته‌اند که آن‌ها این آنتروبوت‌ها ایجاد شده از سلول‌های نای انسان را قادر می‌دانند که می‌توانند در سطحی حرکت کنند و نیز مشخص شده‌ است که رشد نورون‌ها را در ناحیه آسیب‌دیده در ظرف آزمایشگاه تسهیل می‌کنند. این کار از تحقیقات قبلی در آزمایشگاه‌های مایکل لوین، استاد زیست‌شناسی وانوار بوش در دانشکده هنر و علوم دانشگاه تافتز، و جاش بونگارد در دانشگاه ورمونت به دست می‌آید که در آن آنها ربات‌های بیولوژیکی چند سلولی را از سلول‌های جنین قورباغه به نام Xenobots ایجاد کردند. در آن زمان، محققان نمی‌دانستند که آیا این قابلیت‌ها به مشتق شدن آنها از جنین دوزیستان بستگی دارد یا اینکه می‌توان ربات‌های زیستی را از سلول‌های گونه‌های دیگر ساخت.

ساخت ربات از سلول‌های انسان بالغ

در مطالعه کنونی که در Advanced Science منتشر شده است، لوین به همراه دانشجوی دکترا Gizem Gumuskaya کشف کردند که ربات‌ها در واقع می‌توانند از سلول‌های انسان بالغ بدون هیچ گونه تغییر ژنتیکی ایجاد شوند و آن‌ها برخی از قابلیت‌های فراتر از آنچه در Xenobots مشاهده شد را نشان می‌دهند. این کشف شروع به پاسخ به سؤال گسترده‌تری می‌کند که آزمایشگاه مطرح کرده است - قوانینی که بر نحوه تجمع و کار سلول‌ها در بدن نظارت می‌کنند، و اینکه آیا می‌توان سلول‌ها را از بافت طبیعی خود خارج کرد و در «طرح‌های بدن» مختلف ترکیب کرد.  در این مورد، محققان به سلول‌های انسانی، پس از چندین دهه زندگی آرام در نای، فرصتی برای راه اندازی مجدد و یافتن راه هایی برای ایجاد ساختارها و وظایف جدید دادند.

برنامه‌ریزی مجدد برای بررسی فعل و انفعالات میان سلول‌ها

گوموسکایا که قبل از ورود به زیست شناسی مدرک خود را در رشته معماری دریافت کرده است، می‌گوید: «ما می‌خواستیم بررسی کنیم که سلول ها علاوه بر ایجاد ویژگی‌های پیش فرض در بدن چه کارهایی می‌توانند انجام دهند. با برنامه‌ریزی مجدد فعل و انفعالات بین سلول‌ها، می‌توان ساختارهای چند سلولی جدیدی ایجاد کرد، مشابه نحوه چیدمان سنگ و آجر در عناصر ساختاری مختلف مانند دیوارها، طاق‌ها یا ستون‌ها. محققان دریافتند که سلول‌ها نه تنها می‌توانند اشکال چند سلولی جدید ایجاد کنند، بلکه می‌توانند به روش‌های مختلف روی سطحی از سلول‌های عصبی انسان رشد کرده در یک ظرف آزمایشگاهی حرکت کنند و رشد جدید را تشویق کنند تا شکاف‌های ناشی از خراشیدن لایه ایجاد شده میان سلول‌ها را پر کنند.

بررسی رشد نورون‌ها توسط آنتروبات‌ها

اینکه چگونه آنتروبات‌ها رشد نورون‌ها را تشویق می‌کنند، هنوز مشخص نیست، اما محققان تأیید کردند که نورون‌ها در زیر ناحیه‌ای که توسط مجموعه‌ای از آنتروبات‌ها پوشیده شده بود، رشد می‌کردند، که آنها آن را "سوپرربات" نامیدند. لوین که همچنین به عنوان مدیر مرکز کشف آلن در تافتز و عضو هیئت علمی موسسه Wyss است، گفت: مجموعه‌های سلولی که ما در آزمایشگاه می‌سازیم می‌توانند قابلیت‌هایی فراتر از آنچه در بدن انجام می‌دهند، داشته باشند. لوین می‌گوید: «جالب و کاملاً غیرمنتظره است که سلول‌های نای بیمار عادی، بدون تغییر DNA خود، می‌توانند به تنهایی حرکت کنند و رشد نورون‌ها را در ناحیه آسیب‌دیده تشویق کنند.» ما اکنون در حال بررسی نحوه عملکرد مکانیسم شفا هستیم و می‌پرسیم این سازه‌ها چه کارهای دیگری می‌توانند انجام دهند.»

مزایای استفاده از سلول‌های انسانی

مزایای استفاده از سلول‌های انسانی شامل توانایی ساخت ربات‌ها از سلول‌های خود بیمار برای انجام کارهای درمانی بدون خطر تحریک پاسخ ایمنی یا نیاز به سرکوب‌کننده‌های ایمنی است. آنها فقط چند هفته قبل از شکستن دوام می‌آورند و بنابراین پس از اتمام کار به راحتی می توانند دوباره جذب بدن شوند. علاوه بر این، آنتروبوت‌ها در خارج از بدن فقط در شرایط آزمایشگاهی بسیار خاص می‌توانند زنده بمانند و به همین سبب خطر قرار گرفتن در معرض یا انتشار ناخواسته در خارج از آزمایشگاه وجود ندارد. به همین ترتیب، آنها تکثیر نمی‌شوند و هیچ ویرایش، اضافه یا حذف ژنتیکی ندارند، بنابراین هیچ خطری برای ادامه تکامل آنها وجود ندارد.

آنتروبوت‌ها چگونه ساخته می‌شوند؟

هر Anthrobot به عنوان یک سلول منفرد شروع می‌شود که از یک اهدا کننده بالغ مشتق شده است. سلول‌ها از سطح نای می‌آیند و با برآمدگی‌های مویی به نام مژک پوشیده شده‌اند که به سمت جلو و عقب حرکت می‌کنند. مژک‌ها به سلول‌های نای کمک می‌کنند تا ذرات ریز را که راه خود را به مسیرهای هوایی ریه باز می‌کنند، بیرون برانند. همه ما زمانی که گام نهایی را برای دفع ذرات و مایع اضافی با سرفه یا پاک کردن گلو برمی‌داریم، کار سلول‌های مژک دار را تجربه می‌کنیم. مطالعات قبلی توسط دیگران نشان داده بود که وقتی سلول‌ها در آزمایشگاه رشد می‌کنند، به طور خود به خود ساختارهای کروی چند سلولی کوچکی به نام ارگانوئیدها را تشکیل می‌دهند. محققان شرایط رشدی را ایجاد کردند که مژک‌ها را تشویق می کرد تا به سمت بیرون روی ارگانوئیدها قرار بگیرند. در عرض چند روز آنها شروع به حرکت کردند.

ویژگی‌های آنتروبوت‌ها

 لوین می‌گوید که اگر بتوان ویژگی‌های دیگری را به آنتروبوت‌ها اضافه کرد، می‌توان آن‌ها را طوری طراحی کرد که به محیط آن‌ها پاسخ دهند و به بدن سفر کنند و عملکردهایی را در آن انجام دهند، یا به ساخت بافت‌های مهندسی شده در آزمایشگاه کمک کنند. این تیم با کمک سایمون گارنیر در مؤسسه فناوری نیوجرسی، انواع مختلف آنتروبات‌های تولید شده را مشخص کردند. آنها مشاهده کردند که ربات‌ها در چند دسته بندی مجزا از شکل و حرکت قرار می‌گیرند که اندازه آنها از 30 تا 500 میکرومتر (از ضخامت موی انسان تا نوک مداد تیز شده) متغیر است، که جایگاه مهمی بین فناوری نانو و دستگاه‌های مهندسی بزرگتر را پر می‌کند. برخی کروی و کاملاً پوشیده از مژک بودند و برخی نامنظم یا توپی شکل با پوشش تکه تکه مژک یا فقط با مژک در یک طرف پوشیده شده بودند. آنها در خطوط مستقیم سفر می‌کردند، در دایره‌های تنگ حرکت می‌کردند، این حرکات را با هم ترکیب می کردند، یا فقط می‌نشستند و تکان می‌خوردند. کروی‌هایی که کاملاً با مژک پوشانده شده‌اند، تمایل به تکان‌دهنده دارند. آنتروبوت‌ها با مژک‌هایی که به طور ناموزون توزیع شده بودند، تمایل داشتند برای امتداد طولانی‌تری در مسیرهای مستقیم یا منحنی به جلو حرکت کنند. آنها معمولاً حدود 45 تا 60 روز در شرایط آزمایشگاهی قبل از تجزیه طبیعی زیستی زنده ماندند. گوموسکایا، که آنتروبوت ها را ایجاد کرده است، می‌گوید: «آنتروبات‌ها خود به خود در ظرف آزمایشگاهی جمع می‌شوند. برخلاف زنوبات‌ها، آنها برای شکل دادن به آنها به موچین یا چاقوی جراحی نیاز ندارند و ما می‌توانیم از سلول‌های بالغ - حتی سلول‌های بیماران مسن - به جای سلول‌های جنینی استفاده کنیم. این کاملاً مقیاس پذیر است - ما می‌توانیم دسته‌هایی از این ربات‌ها را به صورت موازی تولید کنیم که شروع خوبی برای توسعه یک ابزار درمانی است.

کاربردهای ربات‌های زیستی

به گفته محققان، توسعه بیشتر ربات‌ها می‌تواند به کاربردهای دیگری از جمله پاکسازی تجمع پلاک در شریان‌های بیماران آترواسکلروز، ترمیم آسیب‌های عصبی نخاعی یا شبکیه، شناسایی باکتری‌ها یا سلول‌های سرطانی، یا رساندن دارو به بافت‌های هدف منجر شود. آنتروبوت‌ها در تئوری می‌توانند به بهبود بافت‌ها کمک کنند، در حالی که داروهای احیاکننده را نیز در اختیار مصرف کنندگان قرار می‌دهند. دو تفاوت مهم با آجرهای بی جان این است که سلول‌ها می‌توانند با یکدیگر ارتباط برقرار کنند و این ساختارها را به صورت پویا ایجاد کنند و هر سلول با عملکردهای زیادی مانند حرکت، ترشح مولکول‌ها، تشخیص سیگنال‌ها و غیره برنامه ریزی شده است. ما فقط در حال کشف چگونگی ترکیب این عناصر برای ایجاد برنامه ها و عملکردهای جدید بدن بیولوژیکی هستیم. استفاده از قوانین انعطاف‌پذیر مونتاژ سلولی به دانشمندان کمک می‌کند تا ربات‌ها را بسازند، اما همچنین می‌تواند به آنها کمک کند تا بفهمند که چگونه طرح‌های بدن طبیعی جمع می‌شوند، چگونه ژنوم و محیط با یکدیگر برای ایجاد بافت‌ها، اندام‌ها و اندام‌ها و نحوه بازیابی کار می‌کنند. تا در نهایت بتوانند با درمان‌های احیا کننده یه درمان بیماری‌ها بپردازند.

پایان مطلب/.