Robot sinh học sống tự tái tạo có thể cho phép tạo ra thuốc điều trị trực tiếp nhằm tiêu diệt tế bào ung thư, dị tật bẩm sinh, lão hóa và hơn thế nữa.

ĐỘT PHÁ Y HỌC 2021

Trong một bước đột phá tiềm năng cho y học tái tạo, giới khoa học đã tạo ra những robot sống đầu tiên có thể tự sinh sản.
Những "cỗ máy sống" này có kích thước tính bằng milimet, được gọi là Xenobots 3.0, không phải là loại robot truyền thống cũng không phải là một loài động vật, mà là những dạng sinh vật sống có thể lập trình được.
Được tạo ra từ các tế bào của con ếch, các sinh vật được thiết kế qua máy tính, do một nhóm nghiên cứu khoa học của Hoa Kỳ tạo ra, tập hợp các tế bào đơn lẻ bên trong "miệng" có hình dáng giống Pac-Man và giải thoát "những đứa trẻ" có hình dáng và cử động giống như cha mẹ của chúng.

Robot sinh học sống tự tái tạo này có thể cho phép tạo ra thuốc điều trị trực tiếp, một bước đột phá mà đến một ngày nào đó có thể được sử dụng để tiêu diệt các tế bào ung thư, dị tật bẩm sinh, lão hóa và hơn thế nữa.


Một sinh vật "cha mẹ" hình Pac-Man do AI thiết kế (màu đỏ) bên cạnh các tế bào gốc đã được nén thành một quả bóng - "con cái" (màu xanh lá cây). (Hình ảnh: DM)

Xenobots là một công trình nghiên cứu của các nhà sinh học và khoa học máy tính tại Đại học Tufts và Đại học Vermont (UVM) đều từ Hoa Kỳ, những người đã trình bày các chi tiết về việc tạo ra chúng trong một nghiên cứu mới đăng trên Kỷ yếu của Viện Hàn lâm Khoa học Quốc gia Hoa Kỳ.

Xenobots 3.0, "phiên bản kế tiếp" của Xenobots 1, được báo cáo vào năm 2020 là robot sống đầu tiên; và Xenobots 2.0 có thể tự vận hành bằng cách sử dụng 'chân' giống như lông được gọi là lông mao và có khả năng lưu giữ ký ức.

"Chúng tôi đã tạo ra Xenobots biết đi. Chúng tôi đã tạo ra Xenobots biết bơi. Và bây giờ, trong nghiên cứu này, chúng tôi đã chế ra Xenobots có thể tái tạo động học", tác giả nghiên cứu Joshua Bongard, một nhà khoa học máy tính và chuyên gia về robot tại Đại học Vermont, cho biết.

"Chúng tôi đã phát hiện ra rằng có một không gian chưa từng được biết đến trước đây bên trong các sinh vật hoặc hệ thống sống, và đó là một không gian rộng lớn", ông Joshua Bongard nói thêm.

Michael Levin tại Đại học Tufts cho biết: "Nếu chúng ta biết cách ra lệnh cho các bộ sưu tập tế bào làm những gì chúng ta muốn chúng làm, thì đó chính là 'thuốc tái tạo, đó là giải pháp tối ưu cho chấn thương, dị tật bẩm sinh, ung thư và lão hóa'".

"Tất cả những vấn đề khác nhau này đều nằm ở đây bởi vì chúng ta không biết cách để dự đoán và kiểm soát những nhóm tế bào nào sẽ được hình thành ra. Và Xenobots sẽ là một nền tảng mới để dạy cho chúng ta nắm biết".

Vào năm 2020, giới khoa học tiết lộ rằng, họ đã chế tạo bằng tay những Xenobots do máy tính thiết kế ban đầu, phỏng theo tế bào gốc của Xenopus laevis, một loài ếch được tìm thấy ở các vùng của châu Phi.


Cận cảnh ba con ếch móng vuốt châu Phi (Xenopus laevis) non. Tế bào gốc phôi từ loài này được sử dụng để tạo ra "Xenobots".

Tế bào gốc, có thể biến thành bất kỳ mô hoặc cơ quan nào, được thu hoạch từ phôi của ếch và để ủ. Sau đó, với những chiếc kẹp nhỏ và một điện cực nhỏ hơn nữa, một bác sĩ vi phẫu đã cắt và kết nối các tế bào đơn lẻ dưới kính hiển vi thành những hình dạng do máy tính chỉ định.

Được lắp ráp thành các dạng cơ thể chưa từng thấy trong thế giới tự nhiên, các tế bào bắt đầu hoạt động cùng với nhau, được cung cấp năng lượng từ các kho dự trữ năng lượng của phôi thai. Vào thời điểm đó, họ cho thấy rằng, các bot được lập trình để thực hiện một loạt các nhiệm vụ bao gồm phân phối thuốc trực tiếp đến một điểm cụ thể trong cơ thể.

Xenobots 3.0 có thể tập hợp hàng trăm tế bào đơn lẻ, nén chúng lại và lắp ráp chúng thành dạng"đứa trẻ" được thả ra từ miệng hình Pac-Man của chúng. Vài ngày sau, những "đứa trẻ" này sẽ trở thành những Xenobots mới có hình dáng và di chuyển giống như "cha mẹ" của chúng. Và sau đó những Xenobots mới này có thể ra ngoài, tìm ổ và tạo bản sao của chính chúng, và quá trình này diễn ra lặp đi lặp lại.

Ở loài ếch Xenopus laevis, những tế bào gốc phôi này thường sẽ phát triển thành da. Những tế bào này có bộ gene của ếch, nhưng được giải thoát khỏi việc trở thành con nòng nọc, chúng sử dụng trí thông minh tập thể để làm một điều gì đó rất đáng kinh ngạc.

Riêng con Xenobot mẹ, được tạo ra từ khoảng 3.000 tế bào, tạo thành một khối cầu, nhưng nó không thể sinh sản hiệu quả qua nhiều thế hệ.

Nghiên cứu của nhóm đã được công bố trên Kỷ yếu của Viện Hàn lâm Khoa học Quốc gia Hoa Kỳ.

Bài viết sử dụng nguồn: DM