Биомедицинские исследователи из Оксфордского университета Пьер-Алексис Мути (Pierre-Alexis Mouthuy) и Эндрю Карр (Andrew Carr) считают, что человекоподобные роботы могут стать отличной платформой для выращивания человеческих тканей (в частности, мышц и сухожилий). Всё это может значительно улучшить будущую жизнь получивших травмы пациентов, которым необходима операция по трансплантации. Корреспондент "Вести.Наука" пообщался с Мути и разузнал о том, как учёные намерены развивать свою идею в дальнейшем.
Сегодня клетки человека выращиваются в стационарных условиях в особых резервуарах. Но есть большой минус такой системы: условия создания просто не позволяют имитировать реальную среду жизни клеток с соответствующими механическими нагрузками. В итоге полученные ткани могут быть просто не пригодны для работы в организме пациентов.
По словам исследователей, выращивание тканевых трансплантатов на гуманоидных роботах может исправить существующие сегодня недочёты технологии, поскольку они будут создаваться в условиях максимально приближенных к реальным.
Построенные по образу и подобию человека роботы станут основой (своего рода подвижной матрицей) для роста тканевых трансплантатов, предназначенных для дальнейшей пересадки их людям. Иными словами, роботы сначала могли бы как бы "разнашивать" тканевые трансплантаты перед самой операцией.
Мути и Карр предлагают рассматривать таких роботов в качестве платформы для выращивания тканей (биореакторов). Ведь сегодня уже существуют вполне реалистичные роботы, которые могли бы обеспечить идеальную платформу для таких экспериментов (безусловно, с некоторыми изменениями). Речь идёт, например, о роботе Eccerobot и гуманоиде Kenshiro, о котором мы ранее писали.
"В настоящее время мы только начинаем работать над доказательством концептуальной базы проекта, что поможет нам лучше исследовать нашу идею, — рассказал Мути. – С этой целью мы разрабатываем небольшие прототипы биореакторов, которые могут быть использованы в сочетании со скелетно-мышечными роботами. Мы надеемся, что сможем начать экспериментальные работы уже в ближайшем будущем".
Исследователь уточнил, что их экспериментальная работа, как ожидается, "начнётся в течение ближайших месяцев". "Сначала мы, скорее всего, начнём работать с упрощёнными роботизированными моделями, например, обыкновенными суставами. Это поможет нам доказать состоятельность концепции".
По его словам, он и его коллеги планируют сразу же работать с человеческими клетками. "Мы не собираемся использовать клетки животных. Нам повезло в том, что у нас есть соглашения с ведомственным биобанком, который предоставит нам доступ к человеческим клеткам и тканям, которые были переданы пациентами в качестве донорских. Естественно, доступ выдаётся после соответственного утверждения", — отмечает Мути.
Он также добавляет, что "использование клеток пациентов в экспериментальной работе будет способствовать клинической значимости проекта". То есть результаты можно будет сразу же транслировать на людей.
Специалисты уверены, что мышцы и сухожилия, растущие на человекоподобных роботах, в дальнейшем позволят трансплантатам "работать" в организмах пациентов более эффективно. Причина в том, что "структура, размеры и механика роботов будут подобны человеческому телу".
По мнению учёных, выращивание человеческих тканей для дальнейшей трансплантации при помощи роботов позволит учёным в дальнейшем персонализировать развитие области пересадки тканей (то есть ткань будет выращиваться с учётом потребностей пациента). Кроме того, такие работы помогут лучше имитировать нагрузки, которые ткань будет испытывать в реальной жизни – после трансплантации.
Мути говорит, что их работа является важным направлением в развитии тканевой инженерии, поскольку зачастую неудачи во время лечения (трансплантации) часто возникают при взаимодействии между тканями.
Более того, разработка такой концепции поможет практически прекратить (или на порядок снизить) использование животных в доклинических испытаниях. Естественно, всё это произойдёт только в том случае, если задумка себя оправдает.
Сегодня, по мнению авторов работы, основная трудность реализации их идеи состоит в том, что они пока не знают, как крепить "влажную" человеческую ткань на "сухие" части робота. Так, некоторые элементы робототехнических конструкций содержат чувствительную электронику, и об этом нельзя забывать. Решение учёные планируют искать в ходе предстоящих исследований.
Мути заключает, что "основная цель их работы – создать лучшие тканевые трансплантаты нуждающимся в этом пациентам". Например, тем, кто получил сильнейшие ожоги, как в своё время пожарный Патрик Хардисон (именно он перенёс самую обширную в мире операцию по пересадке лица).
"Однако результаты исследования могут пригодиться и в других областях медицины, науки и робототехники", — говорит учёный. Такие работы могут стать новой вехой в области регенеративной медицины. Кроме того, это будет первый шаг к "биогибридным гуманоидам" – роботам будущего, чьи человеческие мышцы, сухожилия и кожа смогут самовосстанавливаться.
Сегодня самой перспективной методикой в этой области считается выращивание органов в животных, в частности, в организмах свиней (напомним, что недавно свет увидел гибрид человека и свиньи).
Добавим, что авторы концепции опубликовали в научном издании Science Robotics статью, в которой подробно объяснили принцип работы идеи, её значимость и преимущества. Также статья выложена на сайте Оксфордского университета.
