Мечтают ли андроиды о перекуре: как наука использует роботов для изучения влияния дыма на человека

Робот из Института биологической инженерии Висса при Гарвардском университете курит десять сигарет за несколько минут, затем проделывает то же самое, и еще один круг. Впрочем, роботом его назвать сложно (хотя интернет окрестил его именно так) — скорее, это лабораторный инструментарий, сложносочиненный механизм, который помогает ученым изучить, как курение воздействует на легкие некурящего и курящего человека. Фронтально аппарат напоминает револьверный барабан с десятью отверстиями для сигарет, которые тот почти магическим образом поджигает сам. Затем включается микрореспиратор, чтобы робот мог «сделать вдох и выдох», после чего дым попадает в специальный пластиковый микрочип через каналы, симулирующие дыхательные пути. Это действительно напоминает и трансгуманизм из научной фантастики, и биомеханику одновременно — чип содержит выращенные в чашке Петри эпителиальные клетки и ткани из дыхательных путей легких; механическое соединяется с органическим. Чтобы клетки функционировали в течение четырех недель, их защищает пористая мембрана — все как в человеческом организме.

«Чтобы расшифровать наблюдаемые паттерны дыхания и поведения курильщика в терминах биологических эффектов, мы комбинировали маленький чип, симулирующий дыхательный путь, с машиной курения, которая поджигает сигареты, а также с микрореспиратором, который может вдыхать и выдыхать небольшие объемы сигаретного дыма и воздуха через эпителиальный канал в запрограммированные интервалы времени, тем самым симулируя настоящее поведение курильщика», — утверждает Ричард Новак, старший инженер Института Висса.

Роботы подобные этому — новая веха в лабораторных исследованиях. Кибер- и биофилософ Юджин Такер утверждает, что роботы помогут в тестировании чего угодно — от косметической до фармакологической продукции — и, наконец, сделают науку более этичной по отношению к живым организмам. В этом смысле Институт Висса — один из первопроходцев. Помимо робота, способного курить, они изобрели напечатанное на 3D-принтере сердце, а вскоре соберут аппарат из десяти кибернетических органов, который сможет функционировать почти как человеческий организм — а значит, на нем можно испытывать почти все.

Все это возможно благодаря комбинированию органических материалов с механическими. Например, робот-курильщик включает в себя сразу два типа эпителиальных клеток и тканей — некурящего и человека, страдающего хронической обструктивной болезнью легких (ХОБЛ). Так, робот поможет точнее узнать, какие клетки способствуют заболеваниям здоровых легких. В свою очередь, это поможет уточнить, какие именно из компонентов сигарет (напомним, их около семи тысяч) наиболее вредны. Более того, Институт Висса с аккуратным оптимизмом предполагает, что робот-курильщик — еще одна ступенька к фармакологическим открытиям: вероятно, можно создать препараты, минимизирующие вред от дыма для людей, страдающих ХОБЛ, и тех, кто осознает вред курения, но не хочет бросать.

«Устройство позволяет нам впервые сравнить реакции тканей дыхательных путей, взятых как у здоровых людей, так и у пациентов с ХОБЛ до и после того, как они были подвергнуты сигаретному дыму. Сейчас мы можем начать расшифровку: какие типы клеток, клеточных функций или генов способствуют патологиям, вызванным дымом, в здоровых и страдающих обострениями ХОБЛ легких — таким образом, идентифицировать как общий, так и специфичный для каждого пациента фактор болезни», — [говорит ] (https://wyss.harvard.edu/news/mimicking-life-like-cigarette-smoke-exposure-and-patient-specific-responses-in-human-lung-airway-chips/) Дональд Ингбер, основатель проекта.

И еще продолжительность. Робот способен симулировать различные типы поведения курильщиков: с помощью кода может курить быстро или медленно, делать короткие или глубокие затяжки. Таким образом, чисто математически ученые смогут подсчитать, через какое время и при какой степени интенсивности курения легкие начинают реагировать на дым; индивидуальный ли это процесс, зависящий от генов, или же общий знаменатель для всех, кто тянется к сигарете. Сотрудники Института Висса продемонстрировали, что робот способен курить и электронные сигареты. Стало быть, через несколько лет на повестке дня будут новые открытия, которые, возможно, смогут минимизировать вред нашей второй натуры.