אנתרובוטים: הרובוטים הביולוגיים הראשונים (ביובוטים) עשויים מתאי אדם

המילה 'רובוט' מעוררת תמונות של בן אנוש-כמו מכונה מתכתית מעשה ידי אדם (הומנואידית) שתוכננה ומתוכנתת לבצע באופן אוטומטי כמה משימות עבורנו. עם זאת, רובוטים (או בוטים) יכולים להיות בכל צורה או גודל ויכולים להיות עשויים מכל חומר (כולל חומרים ביולוגיים כגון תאים חיים) בהתאם לדרישות העיצוב והפונקציונליות. ייתכן שאין לו צורה פיזית כלשהי כמו במקרה של Siri or Alexa. הרובוטים הם חפצים או מכונות שתוכננו בצורה רציונלית המציגים אוטונומיה ומבצעים משימות ספציפיות.  

רובוטים ביולוגיים (או ביובוטים) משתמשים בחיים תאים או רקמות כחומר ייצור. כמו כל הרובוטים, גם ביובוטים הם מכונות הניתנות לתכנות, מציגים אוטונומיה ומבצעים משימות ספציפיות. אלה הם מחלקה מיוחדת של מבנים סינתטיים חיים פעילים ותנועתיים.   

הרקמות החיות הודעות, אינם רובוטים. הם חלקים של בעלי חיים. החיים תאים הופכים לרובוטים כאשר הם משתחררים מהאילוצים הרגילים ומתוכנתים לצורה ותפקוד רצויים על ידי שילוב ועיצוב מלאכותי של התאים כדי להציג התנהגות ספציפית.  

קסנובוטים היו הביובוטים הביולוגיים המלאים הראשונים שנוצרו במעבדה בשנת 2020 תוך שימוש בתאי הביצה מעוברים של מין צפרדע הנקרא Xenopus laevis (ומכאן השם Xenobots). זה היה האורגניזם המלאכותי הראשון החי, המתקן את עצמו ומשכפל את עצמו. התאים החיים שימשו כאבני הבניין ששוחררו מהאילוצים הרגילים של שאר העובר כדי להוליד צורה חדשה של חיים מלאכותיים שהמורפולוגיה והמאפיינים שלהם 'תוכננו' באופן מלאכותי. קסנובוט, אם כן, היה אורגניזם סינטטי חי. פיתוח של Xenobots הוכיח שניתן לתכנת תאים שמקורם בעובר דו-חיים לצורה ולתפקוד רצויים על ידי שחרור אילוצים טבעיים. עם זאת, לא היה ידוע אם ניתן ליצור ביובוטים מתאי לא דו-חיים או תאים בוגרים.  

מדענים דיווחו כעת על בנייה מוצלחת של ביובוטים באמצעות תאים בוגרים שאינם עובריים בן אנוש רקמה עם יכולות מעבר ל-Xenobots. הביובוט הזה קיבל את השם 'אנתרובוטים'בגלל זה בן אנוש מָקוֹר.  

מכיוון ש-Xenobots הופקו מתאי דו-חיים על-ידי עיצוב תאים בנפרד, צוות המחקר החל בבדיקה אם היכולת להוליד ביובוטים מוגבלת לתאי דו-חיים אלו, או שתאים בוגרים אחרים שאינם דו-חיים, שאינם עוברים יכולים גם ליצור ביובוטים? יתרה מכך, אם יש צורך לפסל את תאי הזרע בנפרד כדי ליצור ביובוטים או אם שידול של תאי זרע ראשוניים גם יכול להוביל לבנייה עצמית של ביובוטים? לשם כך, במקום רקמות עובריות, השתמשו החוקרים בתאים סומטיים בוגרים שמקורם בהם בן אנוש אפיתל ריאות והיו מסוגלים ליצור מבנים חיים חדשים, רב-תאיים, בונים את עצמם, תנועתיים ללא פיסול ידני או שימוש במכונות חיצוניות שנותנות צורה. השיטה שבה נעשה שימוש היא ניתנת להרחבה. במקביל נוצרו נחילי ביובוטים שנעו באמצעות הנעה מונעת ריסים וחיו במשך 45-60 ימים. מעניין לציין שגם אנתרובוטים נעו על פני הפסקות בשכבות חד-שכבות עצביות וגרמו לריפוי יעיל של פגמים במבחנה.  

הסינתזה של אנתרובוטים הוא משמעותי מכיוון שהוא מדגים שהפלסטיות של תאים להוליד ביובוטים אינה מוגבלת לתאים עובריים או דו-חיים. זה הראה כי מבוגרים סומטיים בן אנוש תאי בר ללא כל שינוי גנטי יכולים ליצור ביובוטים חדשים ללא כל מנגנון מתן צורה חיצוני.  

Anthrobots הוא שיפור ביחס ל-Xenobots והתקדמות בטכנולוגיה רלוונטית בעלת השלכות משמעותיות על ייצור רקמות מורכבות לשימושים קליניים ב רפואה רגנרטיבית. בעתיד, ייתכן שיהיה אפשרי לייצר Anthrobots מותאמים אישית לכל מטופל ולפרוס אותם בגוף מבלי לגרום לתגובה חיסונית כלשהי.  

*** 

הפניות:   

1. בלקיסטון ד. ואח' 2023. רובוטים ביולוגיים: פרספקטיבות על תחום בינתחומי מתהווה. רובוטיקה רכה. אוגוסט 2023. 674-686. DOI: https://doi.org/10.1089/soro.2022.0142 
2. גומושקאיה, ג. et al. 2023. בנייה עצמית של ביובוטים חיים מוטיבים ממבוגרים בן אנוש תאי זרעי אבות סומטיים. Advanced Science 2303575. פורסם: 30 בנובמבר 2023 DOI: https://doi.org/10.1002/advs.202303575  
3. אוניברסיטת טאפטס 2023. חדשות - מדענים בונים רובוטים ביולוגיים זעירים מ בן אנוש תאים. https://now.tufts.edu/2023/11/30/scientists-build-tiny-biological-robots-human-cells  
4. אברהימחני מו.ר. ולווין מ', 2021. מכונות חיים סינתטיות: חלון חדש לחיים. פרספקטיבה של iScience. כרך 24, גיליון 5, 102505, 21 במאי 2021. DOI: https://doi.org/10.1016/j.isci.2021.102505  

***