Tıpta robot hücre devrimi

Biyolojik hücrelerden üretilen robotlar olan ksenobotlar, yalnızca son birkaç yıl içinde teoriden gerçeğe dönüştü. Araştırmacılar, bu fikri ilk kez ortaya attıktan kısa bir süre sonra, 2020 yılında ilk çok hücreli biyobotlarını kurbağa embriyolarından başarılı bir şekilde üretti. Bu ksenobotlar hareket edebiliyor, kendilerini iyileştirebiliyor ve hatta bozunmadan önce birkaç nesil üreyebiliyordu. Araştırmacılar, bunu amfibilerden başka türlere uyarlayıp uyarlayamayacağını bilmiyordu ancak sorunun cevabı çoktan geldi: Artık bizim de antrobotlarımız var!

Yeni bir araştırmaya göre bilim insanları, insan hücrelerinden küçük canlı robotlar yarattı. Bu robotlar laboratuvar kabında hareket edebiliyor ve bir gün yaraların ya da hasarlı dokuların iyileşmesine yardımcı olabilir. Bu robotlara “antrobot” adı verildi. Her ne kadar hareket edebiliyor olsalar da antrobotlara tam teşekküllü organizma muamelesi yapamıyoruz çünkü tam bir yaşam döngüsüne sahip değiller.

Bilim insanları, Advanced Science’da yayınlanan çalışmayı yürütürken farklı yaş ve cinsiyetten insan bağışçıların soluk borusundaki hücreleri kullanmış. Tufts Üniversitesi’nde doktora öğrencisi olan ve çalışmada yer alan Gizem Gümüşkaya, Covid-19 ve akciğer hastalıkları üzerine yapılan çalışmalar nedeniyle bu tür hücrelere erişimin çok daha kolay olduğunu söylüyor. O yüzden de bu hücreleri tercih etmişler. Ayrıca bilim insanları soluk borusundaki hücrelerin hareket kabiliyetine sahip olabileceğine inanıyor.

Bu hücreler, ileri geri hareket eden kirpik benzeri çıkıntılarla kaplı oluyor ve bu yapılara sil deniyor. Siller, burundan giren küçük partiküllerin hava kanallarına girmesini engelliyor. Daha önceki çalışmalar bu hücrelerin organ işlevi gösterebilen, üç boyutlu hücre grupları (organoid) oluşturabildiğini göstermişti. Dolayısıyla soluk borusu hücreleri çalışma için epey elverişliydi.

Gümüşkaya, hücrelerin büyüme koşullarının kimyasal yapısını taklit ederek, sillerin organoidler üzerinde dışa doğru bakmasını sağlamanın bir yolunu buldu. Organoidler birkaç gün içinde hareketli hale gelirken siller kürek gibi hareket etmeye başladı. Tabii bunun için sabırlı olmak gerekiyordu. Gümüşkaya, “İlk beş gün hiçbir şey olmadı. Ancak biyolojide genelde gördüğümüz üzere yedinci günde hızlı bir değişim yaşandı. Aynı çiçek açar gibiydi. Yedinci günde kirpikler ters dönmüş, dışarıya bakıyordu” diye anlatıyor.

Antrobotlar kendiliğinden birleşerek ‘süperbot’ denen daha büyük bir yapıyı oluşturabiliyor. Fotoğraf: Gizem Gümüşkaya/Tufts Üniversitesi

Bu yöntemde her bir antrobot tek bir hücreden büyüyor. Onları benzersiz kılan da bu özellikleri. Tufts Sanat ve Bilim Okulu’nda Vannevar Bush biyoloji profesörü ve çalışmanın yazarlarından Michael Levin Levin, başka bilim insanlarının da kök hücreden robot yaptığını söylüyor ancak bunlar bir kalıp üzerine hücrelerin yerleştirildiği manuel bir şekilde gerçekleştiriliyor.

Yeni çalışmada yapılan antrobotlar ise birbirinin aynısı değildi. Bazıları küre şeklinde tamamen sillerle kaplıyken, bazıları da futbol topu şeklinde ve silleri de dağınıktı. Ayrıca hareket şekilleri de farklıydı. Bazıları düz bir hatta hareket ederken, bazıları küçük daireler çiziyor, bazılarıysa durduğu yerde kımıldanıyordu. Antrobotlar laboratuvar koşullarında 60 gün kadar hayatta kalabildi.

Levin ve Gümüşkaya, daha yolun başlarında olduklarını söylüyor. Amaçları esasında antrobotların tıbbi uygulamalarda kullanılıp kullanılamayacağı. Bunun için de antrobotların çizilmiş bir laboratuvar kabında yetiştirilen insan sinir hücreleri üzerinde hareket edip etmediklerini incelediler. Araştırmacılar, antrobotların hasarlı bölgede iyileşmeyi sağladığını görünce şaşırıverdi.

Antrobotların insan nöronundaki çizikler boyunca hareket etmesi ve sonuç olarak bu çizikleri kapatması şaşırtıcıydı. Çünkü bu onarım işlevini herhangi bir genetik oynamaya gerek duymadan gerçekleştirmişti. Bu yapıyı, hastanın kendi hücrelerinden oluşturmak ileride çok çeşitli uygulamalarda fayda sağlayabilir. Bu çalışma, biyo-botların farklı işler için kullanılması ve farklı şekillerde üretilmesi için gelecekteki girişimlere temel oluşturacak türden.

Malum kök hücrelerinden embriyo üretmek, iki farklı canlıdan kimera yaratmak hep etik kaygılar doğuruyor. Levin ise antrobot yaratmanın herhangi bir etik ya da güvenlik endişesi yarattığını düşünmüyor. İnsan embriyolarından yapılmadıklarını vurgulayan Levin, araştırmaların sıkı kısıtlamalar dahilinde herhangi bir genetik değişiklik yapılmadan gerçekleştirildiğini vurguluyor. Levin, “Yaşadıkları ortam çok sınırlı, bu yüzden dışarı çıkmakmış, laboratuvar dışında yaşamakmış gibi bir olasılığı yok. Oluşturulan özel ortamın dışında yaşayamazlar. Yaşam süreleri doğal, dolayısıyla birkaç hafta içinde sorunsuz bir şekilde biyolojik olarak parçalanıyorlar” diyor.

10’ca bilim arasından: İlk kez domuz embriyosunda çoğunluğu insan hücresinden oluşan böbrek üretildi