VIDEO: Programiranje ljudskih stanica

Riječ "robot" mnoge ljude asocira na čvrste mašine koje za precizan rad koriste računalne strujne krugove. Međutim, kad pogledamo preciznost i kompleksnost ljudskog organizma, počevši od njegove najosnovnije sastavnice (stanice) na dalje, uviđamo paralele između stvoritelja (čovjeka) i njegove kreacije (robota/tehnologije). 

Mnoga suvremena istraživanja ukazuju na napredak robotike, ali i na sve bolje razumijevanje funkcioniranja ljudskog organizma. Budućnost ljudske vrste povezana je s tehnološkim napretkom i više nego što je trenutno moguće zamisliti. Kako stvari stoje, u skoroj budućnosti, čovjekovim stanicama moglo bi se upravljati s lakoćom kojom danas upravljamo kanalima na TV programu. 

Istraživači sa Sveučilišta Rice razmišljaju o stanicama kao o robotima koji se mogu programirati, te se nadaju da će ih jednoga dana moći usmjeriti da rastu u sitne krvne žile koje opskrbljuju mozak i pomažu ljudima da povrate izgubljene funkcije zbog infarkta i bolesti. 

Inženjerka sa sveučilišta Rice, Amina Qutub i njezini kolege, simuliraju obrasce rasta mikrovaskularne stanice i uspoređuju rezultate sa stvarnim mrežama uzgojenim u njihovom laboratoriju. U konačnici, željeli bi razviti sposobnost kontroliranja načina na koji se te mreže razvijaju. 

"Želimo biti u stanju konstruirati određene kapilarne strukture", kaže Qutub. "U našem računalnom modelu, stanice su minijaturni prilagodljivi roboti koji odgovaraju jedan na drugoga, na svoj okoliš i formiraju jedinstvene strukture koje podsjećaju na one koje smo vidjeli u laboratoriju". 

Kada su moždane stanice lišene kisika, dolazi do hipoksije što može dovesti do infarkta. One pumpaju prema van faktore rasta koji onda šalju signal endotelnim stanicama. Endotelne stanice koje oblažu unutrašnjost krvnih žila potiču se na račvanje u kapilare tijekom procesa koji se naziva angiogeneza, čime se omogućuje dovođenje kisika izgladnjelim neuronima. 

Za bioinženjere koji žele poboljšati protok krvi u dijelovima mozga regeneriranjem mikrovaskulature, veoma je važno razumjeti kako te nove žile formiraju mreže i koje oblike će zauzeti. 

"Problem je u tome što sa starenjem postajemo sve manje sposobni za uzgoj takvih krvnih žila", rekla je Qutub. "Istovremeno, raste rizik od infarkta i neurodegenerativnih bolesti. Ako shvatimo kako upravljati strukturama žila i kako im pomoći u samoobnavljanju, bit ćemo korak bliže razvoju tretmana koji pomaže. Znamo kako su stanice povezane kao funkcija faktora rasta, te postoje vrlo upečatljivi obrasci kako su mreže organizirane. Kad usporedimo simulacije sa stvarnošću, nalazimo paralele koje nam omogućuju klasifikaciju onoga što vidimo u stvarnim mrežama. To nam daje paradigmu za rad na programiranju stvarnih stanica kemijskim signalima. 
Ovo otvara mnoga vrata. Sada možemo razmišljati o mijenjanju stanica ili davanju lijekova stanicamama koji ciljaju na putove i faktore rasta ne bi li se stvorila određena vaskularna struktura". 

Izvori: Znano.st, Sveučilište Rice

VIDEO: Računalni model kapilarne regeneracije