"الروبوتات الحية" المصممة بالذكاء الاصطناعي توفر أساسًا جديدًا محتملًا للطب التجديدي
إذا كان التكاثر هو السمة المميزة للحياة، فقد تكون أول "روبوتات حية" في العالم قد خرجت للتو من طبق بتري في برلنغتون، فيرمونت. وبصراحة، قد يكون تعبير "خرجت" مبالغًا فيه، (حيث أن "الزينوبوتات" المصممة بواسطة الذكاء الاصطناعي تدحرجت بشكل غير رسمي في الطبق بدلاً من ذلك) ومع ذلك، فقد تمكنت من تحقيق شيء رائع للغاية في هذه العملية. فقد جمعت المخلوقات الصغيرة التي تشبه شكل باك مان خلايا جذعية من الضفادع من المحلول الذي كانت تسبح فيه وبنت نسخًا من نفسها - ولا يمكن المبالغة في حجم ذلك.
الفريق المسؤول عن التطوير - من جامعة فيرمونت، وجامعة تافتس، ومعهد وايس للهندسة المستوحاة بيولوجيًا في جامعة هارفارد - بنى على الأبحاث التي كشفوا عنها العام الماضي عندما أنشأوا أول روبوتات على الإطلاق مصنوعة بالكامل من خلايا حية (الخلايا المستخدمة مأخوذة من أجنة الضفادع). على الرغم من أن هذه الروبوتات الأولية كانت عضوية بحتة في هيكلها، إلا أنها لم تُعتبر كائنات حية لأنها لم تكن لديها القدرة على التكاثر الذاتي - وهي واحدة من الخصائص الأساسية للكائن الحي."}
كل ذلك تغير هذا العام.
كائنات حية جديدة
في محاولة لإضفاء الحياة على زينوبوتاتهم، قام سام كريجمان، الحاصل على درجة الدكتوراه والقائد المشارك للفريق، بإشراك الذكاء الاصطناعي في جامعة فيرمونت وطلب منه تصميم هيكل أبوي لزينوبوت. يقول كريجمان: "توصل الذكاء الاصطناعي إلى بعض التصاميم الغريبة بعد أشهر من العمل المستمر، بما في ذلك تصميم يشبه باك مان. إنه غير بديهي للغاية. يبدو بسيطًا جدًا، لكنه ليس شيئًا يمكن لمهندس بشري أن يتوصل إليه. لماذا فم صغير واحد؟ لماذا ليس خمسة؟"
على الرغم من التساؤلات حول التصميم المقترح من قبل الذكاء الاصطناعي، إلا أن هذه النتائج استُخدمت لبناء زينوبوت أبوي. تمكن هذا الأبوي من بناء أطفال واستمر في بناء أحفاد. أمور مخيفة - ليس فقط لأننا أنشأنا روبوتًا ذاتي التكاثر، ولكن لأن روبوتًا آخر قمنا ببنائه (الذكاء الاصطناعي) قام بتصميمه لنا. يقول دوغلاس بلاكيستون، الحاصل على درجة الدكتوراه، والذي قام بتجميع الزينوبوت الأبوي: "لقد اعتقد الناس لفترة طويلة أننا اكتشفنا جميع الطرق التي يمكن أن تتكاثر أو تتكرر بها الحياة، ولكن هذا شيء لم يُلاحظ من قبل."
الآن، قد تُثير فكرة الكائنات المخلوقة بواسطة الإنسان والقادرة على التكاثر الذاتي قشعريرة في نفوس بعض الناس، ومع ذلك، لا نحتاج للقلق بشأن غزاة على طراز باك مان يستولون على الكوكب حتى الآن. نظام التكاثر الذاتي المستخدم من قبل الزينوبوتات ليس مكتملًا تمامًا، حيث يتوقف العملية بعد بضعة أجيال. ومع ذلك، فإن تداعيات هذا التقدم في التكنولوجيا الحيوية عميقة للغاية، خاصة عندما يتعلق الأمر بالطب.
الزينوبوتات والطب التجديدي
الطب التجديدي هو مصطلح يشمل العلاجات التي تستهدف الأنسجة التالفة، ويركز بشكل كبير على استبدال الخلايا الانتقائي وإصلاحها. ومع أن الغرض الرئيسي منه هو التجديد، فإنه غالبًا ما يُعتبر طب مكافحة الشيخوخة. ومع ذلك، ما يعيقنا عن تطويره بشكل فعال هو عدم قدرتنا على إخبار الخلايا بدقة بما نريدها أن تفعله.
العمل الذي يتم في جامعة فيرمونت قد قربنا كثيرًا.
الخلايا الجنينية للضفدع التي جمعتها الزينوبوتات كانت ستتطور عادةً إلى جلد الضفدع، ولكن في أيدي فريق فيرمونت، تم إعادة توجيه الخلايا. يقول مايكل ليفين، دكتوراه، القائد المشارك للبحث: "نحن نضعها في سياق جديد". "نحن نعطيها فرصة لإعادة تصور تعدد الخلايا الخاص بها."
على الرغم من أن الخلايا كانت تحتوي على جينوم ضفدع، إلا أنها كانت محررة من أي مسار بيولوجي محدد مسبقًا ويمكنها استخدام ذكائها الجيني الجماعي لتحقيق شيء مختلف تمامًا. يقول بونغارد: "نحن نعمل على فهم هذه الخاصية. من المهم، للمجتمع ككل، أن ندرس ونفهم كيف يعمل هذا."
بالفعل. عندما ندمج فهمنا المتزايد لبنية الخلية مع قدرة الذكاء الاصطناعي على إنشاء أدوات بيولوجية حسب الطلب، قد نحصل قريبًا على سيطرة أكبر بكثير على خلايانا مما كان لدينا من قبل - البحث الذي يجريه الفريق في فيرمونت يمنحنا القدرة على مكافحة آثار الشيخوخة الخلوية وزيادة طول عمر الإنسان.
يقول ليفين: "إذا كنا نعرف كيف نخبر مجموعات الخلايا بما نريدها أن تفعله، في النهاية، هذا هو الطب التجديدي. هذا هو الحل للإصابات الرضحية، والعيوب الخلقية، والسرطان، والشيخوخة. كل هذه المشاكل المختلفة موجودة لأننا لا نعرف كيف نتنبأ ونتحكم فيما ستبنيه مجموعات الخلايا. الزينوبوتات هي منصة جديدة لتعليمنا ذلك."
جعل تكنولوجيا مكافحة الشيخوخة حقيقة واقعة
في هذه المرحلة المبكرة، من الصعب حقًا فهم التطبيقات المحتملة للزنو بوتات. يقول بونغارد: "كل ما يمكننا فعله هو النظر في المزايا التي تتمتع بها هذه التكنولوجيا على الروبوتات التقليدية"، وهي أنها صغيرة، قابلة للتحلل البيولوجي، وسعيدة في الماء. بينما قد يجعلها ذلك جيدة للزراعة، إنتاج اللحوم المستزرعة، أو تحلية المياه بتكلفة منخفضة، لا يوجد شك في أن تكنولوجيا مكافحة الشيخوخة ستكون واحدة من المجالات الرئيسية للبحث في المستقبل. إن احتمال القضاء على الأمراض المرتبطة بالعمر وجعلها جزءًا من التاريخ سيكون مغريًا بما فيه الكفاية لأي فريق بحثي قبل حتى التفكير في المكافآت المالية.
قد لا تكون الطب التجديدي على الأفق بعد، ولكن مع ظهور الزينوبوتات ذاتية التكرار، فقد اتخذنا بالتأكيد خطوة كبيرة نحوها. مع إمكانية إعادة توجيه خلايانا الخاصة لمكافحة علامات الشيخوخة، لن نعيش فقط لفترة أطول، بل سنتمكن من الاستمتاع بها أكثر - يمكنك البقاء لائقًا وجميلًا حتى في سن الثلاثمائة. لذا قد ترغب في أخذ لعبة باك مان بجدية أكبر في المرة القادمة التي تلعبها، لأن ابن عمها، الزينوبوت، قد يجلب لك إكسير الحياة في المستقبل القريب.
المراجع:
1. R. D. Kamm وآخرون، "منظور: وعد الأنظمة الحية المهندسة متعددة الخلايا". APL Bioeng. 2, 040901 (2018).
٢. دي. بلاكيستون وآخرون، منصة خلوية لتطوير الآلات الحية الاصطناعية. ساي. روبوت. ٦، eabf1571 (٢٠٢١).
3. J. Losner, K. Courtemanche, J. L. Whited، تحليل عبر الأنواع للوسطاء النظاميين للإصلاح وتجديد الأنسجة المعقدة. NPJ Regen. Med. 6, 21 (2021).
4. S. Kriegman, D. Blackiston, M. Levin, J. Bongard, A scalable pipeline for designing reconfigurable organisms. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 117, 1853–1859 (2020).
5. V. Zykov, E. Mytilinaios, B. Adams, H. Lipson، Robotics: Self-reproducing machines. Nature 435, 163–164 (2005).
6. Z. Qu وآخرون، نحو بطاريات ميكروية عالية الأداء: تكوينات وتحسين مواد الأقطاب بواسطة منصات تحليلية في الموقع. مواد تخزين الطاقة. 29، 17-41 (2020).
7. Q. Wu وآخرون، Organ-on-a-chip: Recent breakthroughs and future prospects. Biomed. Eng. Online 19, 9 (2020).
٨. E. Garreta وآخرون، إعادة التفكير في تكنولوجيا الأورجانويد من خلال الهندسة الحيوية. Nat. Mater. ٢٠، ١٤٥-١٥٥ (٢٠٢١).
9. Y. Han وآخرون، الخلايا الجذعية الوسيطة للطب التجديدي. Cells 8, 886 (2019).
10. S. F. Gilbert, S. Sarkar, احتضان التعقيد: العضوية للقرن الحادي والعشرين. Dev. Dyn. 219, 1–9 (2000).
11. G. S. Hussey, J. L. Dziki, S. F. Badylak، مواد قائمة على المصفوفة خارج الخلوية للطب التجديدي. Nat. Rev. Mater. 3, 159–173 (2018).