Oczy całego świata są skierowane na rozwój sztucznej inteligencji i komputery kwantowe, a na horyzoncie pojawia się technologia, która może je przebić. Wszystko dzięki połączeniu żywych tkanek z elementami elektronicznymi. Nie byłoby to możliwe, gdyby nie postępy w pracach nad organoidami tkankowymi, które od lat są wykorzystywane do testowania leków. Naukowcy z Uniwersytetu Johnsa Hopkinsa opublikowali przełomową pracę w czasopiśmie Frontiers in Science.
Czytaj też: Wszczepili to do mysich mózgów, aby zbadać jedną reakcję. Czym właściwie były te ludzkie organoidy?
Prof. Thomas Hartung z Johns Hopkins Bloomberg School of Public Health i Whiting School of Engineering mówi:
Postępy w komputeryzacji i sztuczna inteligencja napędzają rewolucję technologiczną, ale mają swoje ograniczenia. Aby przekroczyć istniejące granice konieczne jest znaczne zagęszczenie mocy obliczeniowej i zwiększenie jej wydajności, a do tego idealne będą biokomputery.
Biokomputery powstaną jeszcze za naszego życia
Podstawą przyszłych biokomputerów są organoidy tkankowe, zwane także miniorganami. Są to po prostu “zlepki” komórek wyspecjalizowanych w wykonywaniu zadań charakterystycznych dla pełnoprawnych narządów. Są znacznie mniejsze i możliwe do hodowania w warunkach laboratoryjnych, dzięki czemu nadają się idealnie do modelowania chorób i testowania leków. Do tej pory stworzono organoidy sercowe, organoidy mózgowe, organoidy nerkowe i wiele innych.
Czytaj też: Udar mózgu nie będzie już “wyrokiem”. Elektrody jak spaghetti pozwolą na rzeczy niemożliwe
Prof. Hartung rozpoczął prace nad organoidami mózgowymi w 2012 r., kiedy to użył komórek ludzkiej skóry cofniętych w rozwoju do stadium tzw. indukowanych pluripotencjalnych komórek macierzystych (iPSC). Każdy ze stworzonych przez niego organoidów zawiera ok. 50 000 komórek, czyli mniej więcej tyle, ile znajdziemy w układzie nerwowym muszki owocowej. Przez dekadę organoidy wykorzystywano do testowania leków i eksperymentów biotechnologicznych, a teraz uczeni chcą pójść krok dalej i zbudować z nich futurystyczne superkomputery.
Obecne komputery dokonują obliczenia dotyczące liczb i danych szybciej niż ludzie, ale wciąż gubią się przy złożonych decyzjach logicznych, np. odróżnieniu psa od kota. Biokomputery powinny bez problemu poradzić sobie z takimi zadaniami, ale bynajmniej nie mówimy o żadnym tworzeniu cyborgów czy innych “myślących” maszynach.
Prof. Thomas Hartung mówi:
Mózg jest nadal niedościgniony przez nowoczesne komputery. Frontier, najnowszy superkomputer w Kentucky, to instalacja o wartości 600 milionów dolarów i powierzchni 2000 m kwadratowych. W czerwcu ubiegłego roku po raz pierwszy przekroczył on zdolność obliczeniową ludzkiego mózgu, ale zużywając przy tym milion razy więcej energii.
Połączenie żywych tkanek z chipami wydaje się być naturalnym krokiem ewolucji komputerów. Mogą jednak minąć całe dekady zanim uda nam się to zrobić. Nie wystarczy ot tak do organoidu mózgowego podłączyć elektrod i liczyć, że “magia” zadzieje się sama. Niezbędne jest tu połączenie możliwości ekspertów z różnych dziedzin, także uczenia maszynowego.
Biokomputery mogą zrewolucjonizować badania nad podłożem chorób genetycznych, np. poprzez przeszukiwanie baz danych dotyczących wszystkich możliwych mutacji białek, a także przyspieszyć tworzenie nowych leków. Pomogą także lepiej zrozumieć choroby neurodegeneracyjne, które do dzisiaj skrywają przed nami swoje sekrety, a leków na nie – nomen omen – jak na lekarstwo.
Oczywiście, wokół prób łączenia żywych tkanek z komputerami jest wiele kontrowersji. Implikacje bioetyczne wynikające z użycia organoidów do tworzenia komputerów nie zostały jeszcze ocenione. Wizja biokomputerów to na ten moment jedynie wizja rozwoju technologii, które powinny dążyć do scalania komórek żywych i elementów scalonych.