2020-ban a Vermonti Egyetem és a Tufts Egyetem kutatói szokatlan kísérlet eredményeiről számoltak be: olyan újraprogramozható organizmusokat alkottak, amelyeket békasejtekből hoztak létre számítógépes tervezéssel. A xenobotnak elnevezett struktúrákat élő robotként jellemezték, mivel az emberi erővel előállított és megépített, de mégis valamilyen fokú önállósággal rendelkező apró "gépek" mozogtak, szerveződtek, egyszerű feladatok végrehajtására is képesek voltak, viszont szaporodni nem tudtak.

"Ezek teljesen újszerű élő gépek."

- mondta el Joshua Bougard, a Vermont Egyetem robotszakértője, a kutatás vezetője az első xenobotok bemutatásának idején - "Sem hagyományos robotoknak, sem valamilyen ismert állatfajnak nem lehet tekinteni őket. Ez egy új osztálya a mesterséges műalkotásoknak: egy élő, programozható organizmus."

A kutatók kíváncsiság által hajtva folytatták a kísérletezést és az élő robotok újabb generációi születtek meg a laboratóriumban. A xenobot 2.0 már nem kézműves munkával előállított termék volt, hanem a Petri-csészében önállóan növekvő és önszerveződő típus, ami új módszerrel valósította meg a mozgást. Míg az első robotok még az egyik oldalukon elhelyezett szívsejtek dobbanásai által hajtva közlekedtek, addig a második generációs példányok már a rajtuk növő kis csillók söprögetése révén haladtak. Az általuk elvégezhető tevékenységek köre is bővült és már nem csak öngyógyító képességgel, hanem egyfajta molekuláris memóriával is rendelkeztek a megfigyelések szerint. A kutatók a csillók általi mozgást a xenobotok potenciális felhasználási céljai szempontjából is fontos funkciónak tekintették, mivel az ehhez hasonló robotok az emberi testben haladva gyógyszert szállíthatnak vagy az ereket tisztíthatják a jövőben, vagyis a minél jobb mozgási képesség lényeges jellemzőt jelent. A békasejtekből készült biobotok 3.0-ás típusai, amelyeket 2021-ben készítettek el, már a szaporodás egy különös változatára is alkalmasnak bizonyultak, össze tudták rakni saját utódaikat a Petri-csészében fellelhető sejtekből építkezve.

A Tufts Egyetem kutatói a kísérletsorozat folytatásában újabb kérdésekre keresték a választ az élő robotokkal kapcsolatban: vajon elő lehet őket állítani másfajta összetevőkből, például emberi sejtekből is? Hogyan viselkednek a sejtek az eredeti környezettől eltérő helyzetben, újraprogramozva milyen új funkciókat tudnak ellátni?

A válaszokat az anthrobotok adták meg.

Az anthrobotok felnőtt emberi sejtekből készített biológiai robotok, amelyekhez a tüdőből kinyert sejteket használták fel. A légzőrendszerre a xenobotokkal végzett vizsgálatok tapasztalatai miatt esett a választás, a csillók általi mozgás ugyanis igen hatékonynak bizonyult, így ezt a képességet az új organizmusban is megtartották. A tüdőben a sejtek csillói a bejutó nemkívánatos részecskék eltávolítását végzik, de a laboratóriumban növesztett biobotok esetében az alkotórészek az eredetitől eltérő feladatokat is tudnak teljesíteni. Az anthrobotok mindegyikét a kutatók egy-egy sejtből készítették el, amelyet a tüdő hörgőinek nyálkahártyájából nyertek ki és a sejteket speciális tápoldatban tartották körülbelül két hétig, mielőtt áthelyezték egy másik tartályba. A kialakuló gömbszerű organoidstruktúrák sokféle formát vettek fel: egy részük kisebb, 30 mikron méretű, néhányuk 500 mikron körüli lett, egyes példányokat sűrűn nőttek be a csillók, másokat csak egyik oldalukon vagy ritkásan. A csillókat az anthrobotok a xenobotokhoz hasonlóan apró lábakként vagy evezőkként használták és a csillók elhelyezkedésétől függően tudtak velük körbe-körbe vagy egyenes irányban mozogni, illetve egy helyben "rángatózni".

Az organizmusok, bár szaporodásra nem alkalmasak (élettartamuk 45-60 nap), de egy területen a xenobotok képességein túlmutató adottságokról is tanúbizonyságot tettek, mikor a kutatók speciális környezetbe helyezték őket: sikerült kijavítaniuk egy mesterségesen növesztett neutronrétegen talált hibákat. A biobotokból a vizsgálatot végző szakemberek szuperbotokat alkottak, olyan csoportosulásokat, amelyeket sok anthrobot alakít ki, amikor kis helyre szorítják be őket, majd ezeket a csoportosulásokat a neuronokra rakták. A biobotok alatt a neutronréteg hiányosságai eltűntek, miután növekedésre ösztönzték az idegsejteket. A kutatók egyelőre nem tudják biztosan, hogy pontosan milyen mechanizmusok lépnek működésbe ilyen esetben, de a jelenség biztató az anthrobotok jövője szempontjából. A robotokat a későbbiekben ugyanis orvosi célú felhasználásokra is alkalmazhatják gerincvelő sérülések helyreállítására, a retina idegeinek javítására vagy bizonyos rákos sejtek felismerésére.

Az anthrobotok a xenobotokkal ellentétben már valamivel közelebb állnak a gyakorlati felhasználás lehetőségéhez és betekintést engednek abba, hogyan lehet egy páciens saját sejtjeiből olyan biológiai platformokat építeni, amelyeket a beteg szervezete nem utasít el és amellyel a személyre szabott kezelések széles körét tudják megvalósítani.

(Fotó: Gizem Gumuskaya, Tufts University)

Megalkották a világ első élő, öngyógyító robotját A xenobot nem teljesen robot, nem teljesen élőlény, hanem egy békasejtekből álló, új organizmus.