Защо всяко тяло е машина, как клетките общуват помежду си, за да изграждат сложни организми, и докъде ще стигне биомедицината разказва един от учените, създал първите „живи роботи“ в света
Малък екип от учени успя да създаде „живи роботи“. Те не са нито машини, нито вид животно. Малките същества са изцяло органични, но могат да бъдат програмирани какви действия да предприемат. Тъй като за създаването им са използвани стволови клетки от гладка ноктеста жаба (Xenopus laevis), те са наречени още ксеноботи.
Economy.bg се свърза с един от учените, създали новата форма на живот, д-р Майкъл Левин. Той придобива бакалвърска степен Копютърни науки и Биология в университета Tufts през 1992 г., а след това и докторска степен по генетика в Harvard Medical School през 1996. Той се занимава основно с изследването на молекулярните механизми, чрез които клетките общуват помежду си в 4-измерната динамична система, известна като развиващ се ембрион. Той е един от двамата водещи учени в екипа, който създава ксеноботите.
Как Ви хрумна идеята за „органични роботи“?
Беше ясната следваща стъпка в усилията ни да разберем как се формират организмите и дори цели тела. Тук големият въпрос беше как клетките си сътрудничат, за да изградят сложни, функциониращи тела, как знаят какво трябва да „построят“ и какви сигнали обменят клетките помежду си, които им позволяват да ги „построят“? Това е важно не само за да разберем еволюцията на формата на телата и функцията на генома, но и заради биомедицината. Помислете върху факта, че извън инфекциозните заболявания почти всички останали проблеми в медицината се свеждат до контрола на анатомията. Ако можехме да създаваме 3D биологични форми при нужда, бихме могли да поправяме вродени дефекти, да репрограмираме тумори в нормална тъкан, да регенерираме след тежки травми или дегенеративни заболявания и да победим стареенето (както правят организми с високи регенеративни способности като Planarian*).
Терапиите със стволови клетки и поправките в гените не могат да се справят сами с тези проблеми. Все още не е известно на какво са способни клетките извън тяхното нормално поведение. Направихме тези [организми] от нормални жабешки клетки, с нормален жабешки геном. Телата им изглеждат и се държат по коренно различен начин от жабите и това е така въпреки факта, че тези „животни“ нямат еволюционна история или естествен подбор, които да ги възнаградят с това конкретно тяхно поведение (това са кожни клетки, които в продължение на милиони години са се използвали просто да си седят тихо и кротко на повърхността на жабата и да я пазят от патогени).
Колко е голям екипът, който създаде ксеноботите?
Общо сме около 6 души, включително екипът от Allen Discovery Center в университета Tufts и компютърния екип в UVM.
Как „програмирате“ живо същество да прави каквото пожелаете (например да доставя лекарства вътре в тялото)?
По същия начин, по който съществуващите животни са програмирани да изпълняват своето поведение: като осигуряваме на клетките специфични стимули, които ги карат да се обединят в колектив със специфична химическа и биоелектрическа верига, която от своя страна предизвиква определено поведение.
Как „сглобявате“ жив организъм?
Като събираме клетките и им даваме химични и електрически сигнали.
Защо ги наричате роботи и живи машини при положение, че те нямат механични части?
Да си робот или машина не е въпрос на механични части. Човешкото тяло (и всички тела) са машина в смисъл, че работят според разбираеми природни закони, които ние можем да използваме, за да подобрим функционалността. Всеки вид медицина работи на принципа, че тялото е машина, която може да бъде разбрана и поправена, когато е необходимо.
Според Вас какво влияние ще окажат ксеноботите в науката и медицината?
Щом разберем как точно клетките могат да бъдат накарани да изграждат специфични структури, ще окажем огромно влияние не само на регенеративната медицина (изграждане на части на тялото и предизвикване на регенерация), но ще имаме възможността да използваме същите принципи, за да правим по-добра роботика, комуникационни системи и може би платформи за изкуствен интелект. Дългосрочната цел тук е да разберем как живите агенти (клетките) могат да бъдат накарани да изграждат конкретни неща и как да използваме тяхната пластичност и компетентност, за да правим неща, които са твърде трудни за директен микромениджмънт (като създаването на око, ръка и т.н.). Също така това е част от критично важното усилие за бъдещето на обществото и технологиите – опитомяването на „непреднамерените последици“ - от сложни феномени с изненадващи последици до това да разберем как да се справяме с рояци и колективи от активни агенти, така че резултатът да е благоприятен.
Защо използвахте клетки от жаби? Съвместими ли са те с човешкото тяло, ако се използват за медицински цели? Могат ли ксеноботи да се направят от биологичен материал от други животни?
Ембрионите на жаби са много удобна система-модел, която ние и много други лаборатории използваме, за да изследваме ембриогенезата**, регенерацията и раковите заболявания. Абсолютно сигурно ще се опитаме да направим такива [ксеноботи] от клетки на бозайници, така че да са съвместими за използване в хуманната биомедицина.
Кога мислите, че ще могат „живите“ роботи да се използват за лечение в хуманната медицина?
Не мога да дам конкретна прогноза. Зависи как напредва науката, дали има финансиране и т. н.
Построихте „жива машина“. Установихте ли какви са молекулярните механизми, които клетките използват, за да общуват помежду си?
Открихме някои от тях. Любимият ни е биоелектричеството – всички клетки комуникират помежду си чрез електрически сигнали и сме направили доста открития в тази област.
*вид плосък червей с изключителни регенеративни способности – ако бъде разрязан по дължина или ширина на две части, ще се регенерира до два отделни червея
**ембриогенеза – процесът на формиране и развитие на ембриона
