Canlı Robot “Anthrobot” ile Tanışın

Bilim haberlerini takip eden sıkı bilim okuyucuları hatırlayacaktır, 2020 yılında Xenopus laevis adlı kurbağanın kök hücreleri kullanılarak ilk canlı robotlar (xenobot) üretilmişti. Bir milimetreden küçük bu programlanabilir organizmalar yürüyebiliyor, yüzebiliyor, besin almadan haftalarca yaşayabiliyor, grup halinde hareket edebiliyor ve hatta kendi kendilerini iyileştirebiliyor ve bir süre sonra bozunarak yok oluyordu. Vermont Üniversitesi ve Tuft Üniversitesi’nin Allen Keşif Merkezi (Allen Discovery Centre) ile ortak yürütülen çalışmanın araştırmacılarından Joshua Bongard, xenobotlar hakkında şöyle diyor: ‘‘Bunlar ne geleneksel bir robot ne de bilinen bir canlı türü. Yaşayan, programlanabilir, yepyeni bir organizma sınıfı.’’ Dünyanın ilk canlı robotları olarak anılan xenobotlara yaşam veren bilim insanları, bu sefer daha iddialı bir çalışmayla karşımızda: anthrobot.

Araştırmacıların anthrobot (anthro (Yun. ‘‘insan’’) + robot) veya insansı robot adını verdiği bu yeni canlı robotlar başta insan görünümünde robot çağrışımı yapsa da, bunlar insanlardan alınan hücrelerle üretilen çok küçük ‘‘canlı robotlar’’.

Biyolojik robotlar, alıştığımız robot fikrinin aksine, yani mekanik ve elektronik bileşenlere sahip, kendi kendine hareket edebilen ve karmaşık işlevler yürütebilen robotların aksine, biyolojik kaynaklardan (canlılardan) alınan, genelde genetiği değiştirilerek belirli bir biçime sokulan ve programlanabilir hücrelerden oluşan robotlar olarak tanımlanabilir. (Bu arada bilim-kurgu severleri de hatırlayarak, ‘‘robot’’ kelimesini tarihte ilk defa Rossum’s Universal Robots adlı tiyatro oyununda (1920) Çek yazar Karel Capek’in ortaya attığını belirtelim.) Xenobot fikrini hayata geçiren araştırmacılar, kurbağa kök hücreleriyle ürettikleri bu biyo-robotları başka canlıların hücreleriyle de üretip üretemeyeceklerinden emin değildi. Fakat hayaller gerçek oldu ve yetişkin insanlardan alınan trake (nefes borusu) hücreleriyle anthrobot fikrini somutlaştırdılar. Peki bilim insanları bu canlı robotları neden üretiyor?

Xenobotlar, radyoaktif atıkların temizlenmesinden okyanuslardaki mikroplastiklerin toplanmasına, damar plaklarının temizlenmesinden beden içinde ilaçların taşınmasına kadar birçok potansiyel işlev ile öne çıkıyor. İnsan bedeni gibi bir ortam içinde birkaç günden birkaç haftaya kadar hayatta kalabilecekleri için, özellikle tıbbi olasılıklar gelecek vaat ediyor.

‘‘Eğer bir gün ihtiyaca göre üç boyutlu biyolojik formlar oluşturabilirsek, o zaman doğum kusurlarını onarabilir, tümör dokularını yeniden programlayarak normal dokuya dönüştürebilir, travmatik sakatlıkları iyileştirebilir veya dejeneratif hastalıkların sebep olduğu hasarı tamir edebilir, hatta yaşlanmayı bile durdurabiliriz’’ diyor araştırmacılar. Xenobotların kardeşi anthrobotlar ise, herhangi bir genetik müdahale olmadan doğrudan yetişkin insanların hücreleriyle üretilebildiğinden, özellikle tıp alanında çok daha başarılı olabilir.

Araştırmacılardan Dr. Gizem Gümüşkaya, 30 Kasım 2023’te Advanced Science dergisinde yayımlanan makalede şöyle açıklıyor: ‘‘Hücrelerin, bedendeki bilinen işlevleri dışında neler yapabileceğini denemek istedik. Hücreler arasındaki etkileşimi yeniden programlayarak çok hücreli yeni yapılar oluşturabileceğimizi gördük. Bunu, taş ve tuğla kullanarak duvardan kolona, tonozdan çatıya kadar birçok farklı yapı üretmeye benzetebiliriz.’’ Anthrobotların xenobotlara kıyasla bir diğer önemli bir özelliği ise, hücreleri kesip biçerek bir araya getirmeye gerek kalmaması, çünkü laboratuvar kaplarında kendilerine şekil alabiliyorlar.

Anthrobotların temel kaynağı, üzerinde bir insan koluna benzeyen bir tüycüğe sahip, nefes borusu üzerindeki yabancı parçacıkları yakalamaktan sorumlu trake hücreleri. Bu hücreler yetişkin insanlar tarafından araştırma amacıyla bağışlanmış. Bilim insanları, önce laboratuvarda bu hücrelerin çoğalmasını sağlamış. Önceki araştırmalardan bilindiği kadarıyla, bu çoğaltma işlemi organoid adı verilen ve rastgele oluşan küre biçimli yapılar oluşmasını sağlıyor. Daha sonra, elde edilen bu organoidler “programlanarak” dış yüzeyinde tüycük oluşması sağlanmış ve böylece hareket etme kabiliyeti kazanmaları hedeflenmiş. Kürek benzeri bu tüycükler sayesinde, organoidler sıvı içinde kendi kendine hareket edebiliyor; kimisi düz bir hat üzerinde, kimisi yay veya daire çizerek, kimisi de rastgele örüntülerle. Ayrıca, kullanılan trake hücreleri ve uygulanan işlemin varyasyonları sayesinde farklı işlevler kazanabilmelerinin de önü açılmış. Bu organoidleri bir araya getirerek bir petri kabına yerleştirdiklerinde, ‘‘süperbot’’ adını verdikleri daha büyük yapılar kendi kendine oluşmuş.

Bu aşamada araştırmacıların hiç beklemediği bir sonuç elde edilmiş.

Başka bir petri kabında çoğaltılan ve hasar görmüş insan sinir hücreleri üzerine bırakılan süperbotlar, sinir hücrelerinin kendi kendine çoğalmasını sağlayan bir süreci tetiklemiş. Üç gün sonra, hasarlı sinir hücreleri tamamen iyileşmiş. ‘‘DNA’larıyla oynanmamış, sağlıklı trake hücrelerinin kendi başlarına hareket ederek, hasarlı bir sinir dokusunun kendini iyileştirmesini sağlaması’’ diyor araştırmacılardan Michael Levin, ‘‘gerçekten büyüleyici ve hiç beklenmedik bir sonuç oldu bizim için.’’ Daha önce xenobot deneylerinde de çalışmış olan Levin ekliyor: ‘‘Şimdi iyileşme mekanizmalarını inceliyoruz ve bu anthrobotların daha neler yapabileceğini araştırıyoruz.’’

Bu minnoş biyorobotların potansiyelini öğrendikçe, kullanım alanlarının da çeşitleneceği iddia ediliyor. Teoride, çok sayıda anthrobot hastalıkların tedivisinde kullanılabilir; örneğin omurilik veya retina hasarının tedavisinde, kanserli hücrelerin tanımlanmasında, tıkalı damarların temizlenmesinde veya vücutta noktasal ilaç uygulamalarında. Birkaç on yıl öncesine kadar yalnızca hayalperestlerin rüyalarını süsleyen doku mühendisliği gibi kavramların şimdilik yalnızca laboratuvar ortamında da olsa, artık gerçek hayata geçmeye başladığını görmek oldukça ilginç. Farklı türde hücreleri bir araya getirerek ve farklı uyarıcılar kullanarak potansiyel uygulamaların çok daha genişletilmesinin de mümkün olduğu düşünülüyor. Bunlar sürdürülebilir yapı malzemelerinde kullanılabilir ve hatta uzay keşiflerinde rol oynayabilir.

Buradan geleceğe göz kırpıyoruz.