Türk bilim insanının içinde bulunduğu ekip insan hücresinden canlı minik robotlar üretti

Bilim insanları, insan hücrelerinden laboratuvar tabağında hareket edebilen ve bir gün yaraları veya hasarlı dokuları iyileştirmeye yardımcı olabilecek minik canlı robotlar yarattılar.

Tufts Üniversitesi ve Harvard Üniversitesi'nin Wyss Enstitüsü'nden bir ekip, bu robotlara antrobot adını verdi. Araştırma, Afrika pençeli kurbağasının (Xenopus laevis) embriyolarından elde edilen kök hücrelerden ilk yaşayan robotları veya ksenobotları yapan aynı bilim adamlarından bazılarının daha önceki çalışmalarına dayanıyor.

Tufts Sanat ve Bilim Okulu'nda Vannevar Bush biyoloji profesörü olan çalışma yazarı Michael Levin, "Bazı insanlar ksenobotların özelliklerinin büyük ölçüde onların embriyonik ve amfibi oldukları gerçeğine dayandığını düşünüyordu" dedi.

"Bunun embriyo olmakla bir ilgisi olduğunu düşünmüyorum. Bunun kurbağa olmakla hiçbir alakası yok. Bunun canlıların çok daha genel bir özelliği olduğunu düşünüyorum" dedi.

"Kendi vücut hücrelerimizin sahip olduğu tüm yeteneklerin farkında değiliz."

Levin, anthrobotların hayattayken tam teşekküllü organizmalar olmadığını, çünkü tam bir yaşam döngüsüne sahip olmadıklarını söyledi.

"Bu bize, çalıştığımız şu katı ikili kategorileri hatırlatıyor: Bu bir robot mu, bu bir hayvan mı, bu bir makine mi? Bu tür şeyler işimize pek yaramıyor. Bunun ötesine geçmemiz gerekiyor."

Araştırma Perşembe günü Advanced Science dergisinde yayınlandı.

Bunları nasıl yaptılar?

Bilim adamları, farklı yaş ve cinsiyetteki isimsiz bağışçılardan alınan trakeadan veya nefes borusundan alınan yetişkin insan hücrelerini kullandılar. Araştırmanın ortak yazarı Gizem, araştırmacıların bu tür hücrelere yoğunlaşmasının nedeninin, Kovid-19 ve akciğer hastalığı üzerinde yapılan çalışmalar nedeniyle bunlara erişimin nispeten kolay olması ve daha da önemlisi, bilim adamlarının hücreleri hareket kabiliyetine sahip hale getireceğine inandıkları bir özellik olması nedeniyle olduğunu söyledi. Gumuskaya, Tufts'ta doktora öğrencisi.

Trakeal hücreler, ileri geri dalgalanan silia adı verilen saç benzeri çıkıntılarla kaplıdır. Genellikle trakeal hücrelerin, akciğerlerdeki hava geçişlerine giden küçük parçacıkları dışarı itmesine yardımcı olurlar. Daha önceki çalışmalar, hücrelerin araştırma için yaygın olarak kullanılan organoidler (hücre kümeleri) oluşturabildiğini de göstermişti.

Gumuskaya, trakeal hücrelerin büyüme koşullarının kimyasal bileşimi üzerinde deneyler yaptı ve tüylerin organoidlerde dışarıya doğru bakmasını teşvik etmenin bir yolunu buldu. Doğru matrisi bulduğunda, organoidler birkaç gün sonra hareketli hale geldi ve kirpikler bir nevi kürek gibi hareket etti.

"Birinci günde, ikinci günde, dördüncü veya beşinci günde hiçbir şey olmadı, ancak biyolojinin genellikle yaptığı gibi, yedinci gün civarında hızlı bir geçiş oldu" dedi. "Yeni açan bir çiçek gibiydi. Yedinci günde kirpikler ters dönmüş ve dışarıdaydı.

"Bizim yöntemimizde her antrobot tek bir hücreden büyüyor."

Onları benzersiz kılan da bu kendi kendine bir araya gelmeleridir. Levin, biyolojik robotların diğer bilim insanları tarafından yapıldığını, ancak bunların bir kalıp yapılarak ve bunun üzerine yaşayacak hücreler ekilerek elle inşa edildiğini söyledi.

Farklı şekil ve boyutlarda

Ekibin yarattığı anthrobotlar aynı değildi.

Bazıları küreseldi ve tamamen kirpiklerle kaplıydı, diğerleri ise daha çok futbol topuna benziyordu ve düzensiz şekilde kirpiklerle kaplıydı. Araştırmaya ilişkin bir haber bültenine göre, bazıları düz çizgiler halinde, bazıları dar daireler çizerek, diğerleri ise etrafta oturup kıpırdayarak farklı şekillerde hareket ediyorlardı. Laboratuvar koşullarında 60 güne kadar hayatta kaldılar.

Levin ve Gumuskaya, bu son çalışmada özetlenen deneylerin erken aşamada olduğunu, ancak amacın antrobotların tıbbi uygulamalara sahip olup olamayacağını bulmak olduğunu söyledi. Bu tür uygulamaların mümkün olup olmadığını görmek için araştırmacılar, antrobotların, hasarı taklit etmek için "çizilmiş" bir laboratuvar kabında yetiştirilen insan nöronları üzerinde hareket edip edemediğini incelediler.

Çalışma, araştırmacıların iyileşme mekanizmasını henüz anlamamasına rağmen, antrobotların nöronların hasarlı bölgesinde büyümeyi teşvik ettiğini gördüklerinde şaşırdıklarını belirtti.

Almanya'daki Freiburg Üniversitesi Freiburg İnteraktif Malzemeler ve Biyoilham Teknolojileri Merkezi'nde grup lideri olan Falk Tauber, çalışmanın biyo-botları farklı işlevler için kullanma ve bunları farklı formlarda üretme yönündeki gelecekteki çabalar için bir temel oluşturduğunu söyledi.

Araştırmada yer almayan Tauber, anthrobotların, özellikle insan nöronlarındaki çizikleri geçtiklerinde ve nihayetinde kapattıklarında "şaşırtıcı davranışlar" sergilediklerini söyledi.

Bu yapıları hastanın kendi hücrelerinden yaratma yeteneğinin hem laboratuvarda hem de belki de sonuçta insanlarda çeşitli uygulamalara yol açtığını söyledi.

Levin, anthrobotların herhangi bir etik veya güvenlik kaygısı yarattığını düşünmediğini söyledi. Bunların insan embriyolarından yapılmadığını, araştırmaların sıkı bir şekilde kısıtlanmadığını veya herhangi bir şekilde genetiği değiştirilmediğini söyledi.