Χάρβαρντ
Κάνοντας χρήση των πιο εξελιγμένων
τεχνικών της επιστήμης υλικών και της μηχανικής ιστών ερευνητές από το
Πανεπιστήμιο του Χάρβαρντ και το Ινστιτούτο Τεχνολογίας της Καλιφόρνιας (Caltech)
δημιούργησαν την πρώτη «τεχνητή» μέδουσα στον κόσμο η οποία μάλιστα κολυμπά
όπως ακριβώς οι πραγματικές.
«Μεδουσοειδές» από σιλικόνη
Το δημιούργημα των Αμερικανών ειδικών που ονομάζεται «μεδουσοειδές» (medusoid) αποτελείται από σιλικόνη καθώς και από καρδιακά μυϊκά κύτταρα αρουραίου. Όπως αναφέρει ο Κιτ Πάρκερ, καθηγητής Μηχανικής Ιστών και Εφαρμοσμένης Φυσικής στο Πανεπιστήμιο του Χάρβαρντ και ένας εκ των κύριων συγγραφέων σχετικής μελέτης που δημοσιεύεται στην επιθεώρηση «Nature Biotechnology», ο στόχος της «γέννησης» στο εργαστήριο ενός όντος από το μηδέν είναι άκρως σοβαρός. Η ερευνητική ομάδα ελπίζει ότι η «τεχνητή» μέδουσα θα επιτρέψει την έρευνα για ανάπτυξη νέων φαρμάκων ενάντια στις καρδιοπάθειες. «Αυτή τη στιγμή η έρευνα για ανάπτυξη θεραπειών ενάντια στις καρδιοπάθειες δεν λαμβάνει υπόψη της τη δομή της καρδιάς, παρότι οι καρδιοπάθειες προκαλούν δομικές αλλαγές του καρδιακού μυός οι οποίες οδηγούν σε δυσλειτουργία. Η μελέτη του ‘μεδουσοειδούς’ θα επιτρέψει να παρακολουθήσουμε στενά το πώς οι διαφορετικές μυϊκές δομές της καρδιάς κάνουν τα κύτταρα του καρδιακού μυός να λειτουργούν με διαφορετικούς τρόπους» εξηγεί ο καθηγητής Πάρκερ.
Ο ίδιος λέει ότι η έμπνευση για τη δημιουργία της μέδουσας εργαστηρίου ήλθε κατά τη διάρκεια μιας επίσκεψής του στο Ενυδρείο New England στη Βοστόνη. «Εκεί παρατήρησα το σύστημα πρόωσης της μέδουσας και κατάλαβα ότι θα έπρεπε να φτιάξω ένα τέτοιο ον στο εργαστήριο». Το εγχείρημα ήταν πάντως δύσκολο και χρειάστηκαν τέσσερα χρόνια ώστε να το φέρει η ερευνητική ομάδα εις πέρας.
Το εκμαγείο και τα κύτταρα αρουραίου
Για να «γεννήσουν» το «μεδουσοειδές» οι επιστήμονες δημιούργησαν αρχικώς ένα εκμαγείο με βάση τρισδιάστατα υπολογιστικά μοντέλα μιας νεαρής μέδουσας πλάτους μόλις 6 χιλιοστών. Στη συνέχεια κάλυψαν το εκμαγείο με κύτταρα του καρδιακού μυός αρουραίου – τοποθέτησαν μάλιστα τα κύτταρα με τέτοιο τρόπο ώστε τα δίκτυα που δημιουργούνταν να είναι ίδια με εκείνα από τα οποία «υφαίνεται» το σώμα της μέδουσας. Τα κύτταρα καλύφθηκαν με ένα λεπτό στρώμα ενός πολυμερούς υγρής σιλικόνης.
Όταν το μείγμα… έδεσε οι ειδικοί ήταν σε θέση να αφαιρέσουν το «μεδουσοειδές» από το καλούπι στο οποίο μάλιστα το δίκτυο κυττάρων του καρδιακού μυός είχε μείνει ανέπαφο. Το «τεχνητό» ον τοποθετήθηκε μέσα σε ένα διάλυμα μαγνησίου και νερού πλούσιου σε γλυκόζη, το οποίο επέτρεπε στα κύτταρα του αρουραίου να τρέφονται.
Είναι μάλιστα χαρακτηριστικό ότι η τεχνητή μέδουσα έδινε ενδείξεις ζωής κινούμενη με ασυντόνιστο τρόπο από τη στιγμή που αποχωριζόταν το εκμαγείο. Όταν όμως οι ερευνητές έστειλαν ρεύμα χαμηλής τάσεως στο διάλυμα τότε το «μεδουσοειδές» άρχισε να κινείται όπως και μια κανονική μέδουσα ως και για μια ώρα.
Τελειοποίηση του «τεχνητού» όντος
Η ερευνητική ομάδα σκοπεύει τώρα να τελειοποιήσει το δημιούργημα της κάνοντάς το να μπορεί να στρίβει και να κινείται προς μια συγκεκριμένη κατεύθυνση. Σχεδιάζει επίσης να ενσωματώσει στο «μεδουσοειδές» έναν απλό «εγκέφαλο» ώστε να είναι σε θέση να αποκρίνεται στα ερεθίσματα του περιβάλλοντός του και να αναπαράγει πιο προηγμένες συμπεριφορές όπως το να κατευθύνεται προς μια πηγή φωτός ή να αναζητά τροφή. Στα σχέδια των ερευνητών από τις ΗΠΑ περιλαμβάνεται επίσης η δημιουργία και άλλων τεχνητών θαλάσσιων οργανισμών οι οποίοι θα διαθέτουν «εκλεπτυσμένη» μυϊκή δομή.
Η νέα τεχνολογία μπορεί επίσης κάποια ημέρα να βοηθήσει στην κατασκευή εμφυτευμάτων που θα τοποθετούνται στο ανθρώπινο σώμα και θα λειτουργούν λαμβάνοντας ενέργεια από τα θρεπτικά συστατικά των υγρών του σώματος. Ένα τέτοιο παράδειγμα θα ήταν ένας βηματοδότης – προϊόν της συνθετικής βιολογίας ο οποίος θα μπορεί να αντικαταστήσει τα μεταλλικά εμφυτεύματα που σήμερα λειτουργούν με μπαταρίες.
Βήμα Science
«Μεδουσοειδές» από σιλικόνη
Το δημιούργημα των Αμερικανών ειδικών που ονομάζεται «μεδουσοειδές» (medusoid) αποτελείται από σιλικόνη καθώς και από καρδιακά μυϊκά κύτταρα αρουραίου. Όπως αναφέρει ο Κιτ Πάρκερ, καθηγητής Μηχανικής Ιστών και Εφαρμοσμένης Φυσικής στο Πανεπιστήμιο του Χάρβαρντ και ένας εκ των κύριων συγγραφέων σχετικής μελέτης που δημοσιεύεται στην επιθεώρηση «Nature Biotechnology», ο στόχος της «γέννησης» στο εργαστήριο ενός όντος από το μηδέν είναι άκρως σοβαρός. Η ερευνητική ομάδα ελπίζει ότι η «τεχνητή» μέδουσα θα επιτρέψει την έρευνα για ανάπτυξη νέων φαρμάκων ενάντια στις καρδιοπάθειες. «Αυτή τη στιγμή η έρευνα για ανάπτυξη θεραπειών ενάντια στις καρδιοπάθειες δεν λαμβάνει υπόψη της τη δομή της καρδιάς, παρότι οι καρδιοπάθειες προκαλούν δομικές αλλαγές του καρδιακού μυός οι οποίες οδηγούν σε δυσλειτουργία. Η μελέτη του ‘μεδουσοειδούς’ θα επιτρέψει να παρακολουθήσουμε στενά το πώς οι διαφορετικές μυϊκές δομές της καρδιάς κάνουν τα κύτταρα του καρδιακού μυός να λειτουργούν με διαφορετικούς τρόπους» εξηγεί ο καθηγητής Πάρκερ.
Ο ίδιος λέει ότι η έμπνευση για τη δημιουργία της μέδουσας εργαστηρίου ήλθε κατά τη διάρκεια μιας επίσκεψής του στο Ενυδρείο New England στη Βοστόνη. «Εκεί παρατήρησα το σύστημα πρόωσης της μέδουσας και κατάλαβα ότι θα έπρεπε να φτιάξω ένα τέτοιο ον στο εργαστήριο». Το εγχείρημα ήταν πάντως δύσκολο και χρειάστηκαν τέσσερα χρόνια ώστε να το φέρει η ερευνητική ομάδα εις πέρας.
Το εκμαγείο και τα κύτταρα αρουραίου
Για να «γεννήσουν» το «μεδουσοειδές» οι επιστήμονες δημιούργησαν αρχικώς ένα εκμαγείο με βάση τρισδιάστατα υπολογιστικά μοντέλα μιας νεαρής μέδουσας πλάτους μόλις 6 χιλιοστών. Στη συνέχεια κάλυψαν το εκμαγείο με κύτταρα του καρδιακού μυός αρουραίου – τοποθέτησαν μάλιστα τα κύτταρα με τέτοιο τρόπο ώστε τα δίκτυα που δημιουργούνταν να είναι ίδια με εκείνα από τα οποία «υφαίνεται» το σώμα της μέδουσας. Τα κύτταρα καλύφθηκαν με ένα λεπτό στρώμα ενός πολυμερούς υγρής σιλικόνης.
Όταν το μείγμα… έδεσε οι ειδικοί ήταν σε θέση να αφαιρέσουν το «μεδουσοειδές» από το καλούπι στο οποίο μάλιστα το δίκτυο κυττάρων του καρδιακού μυός είχε μείνει ανέπαφο. Το «τεχνητό» ον τοποθετήθηκε μέσα σε ένα διάλυμα μαγνησίου και νερού πλούσιου σε γλυκόζη, το οποίο επέτρεπε στα κύτταρα του αρουραίου να τρέφονται.
Είναι μάλιστα χαρακτηριστικό ότι η τεχνητή μέδουσα έδινε ενδείξεις ζωής κινούμενη με ασυντόνιστο τρόπο από τη στιγμή που αποχωριζόταν το εκμαγείο. Όταν όμως οι ερευνητές έστειλαν ρεύμα χαμηλής τάσεως στο διάλυμα τότε το «μεδουσοειδές» άρχισε να κινείται όπως και μια κανονική μέδουσα ως και για μια ώρα.
Τελειοποίηση του «τεχνητού» όντος
Η ερευνητική ομάδα σκοπεύει τώρα να τελειοποιήσει το δημιούργημα της κάνοντάς το να μπορεί να στρίβει και να κινείται προς μια συγκεκριμένη κατεύθυνση. Σχεδιάζει επίσης να ενσωματώσει στο «μεδουσοειδές» έναν απλό «εγκέφαλο» ώστε να είναι σε θέση να αποκρίνεται στα ερεθίσματα του περιβάλλοντός του και να αναπαράγει πιο προηγμένες συμπεριφορές όπως το να κατευθύνεται προς μια πηγή φωτός ή να αναζητά τροφή. Στα σχέδια των ερευνητών από τις ΗΠΑ περιλαμβάνεται επίσης η δημιουργία και άλλων τεχνητών θαλάσσιων οργανισμών οι οποίοι θα διαθέτουν «εκλεπτυσμένη» μυϊκή δομή.
Η νέα τεχνολογία μπορεί επίσης κάποια ημέρα να βοηθήσει στην κατασκευή εμφυτευμάτων που θα τοποθετούνται στο ανθρώπινο σώμα και θα λειτουργούν λαμβάνοντας ενέργεια από τα θρεπτικά συστατικά των υγρών του σώματος. Ένα τέτοιο παράδειγμα θα ήταν ένας βηματοδότης – προϊόν της συνθετικής βιολογίας ο οποίος θα μπορεί να αντικαταστήσει τα μεταλλικά εμφυτεύματα που σήμερα λειτουργούν με μπαταρίες.
Βήμα Science
Newsroom ΔΟΛ
Δεν υπάρχουν σχόλια:
Δημοσίευση σχολίου