Die woord 'robot' roep beelde op van mensagtige , mensgemaakte metaalmasjiene (humanoïde) wat ontwerp en geprogrammeer is om outomaties take vir ons uit te voer. Robotte (of bots) kan egter van enige vorm of grootte wees en van enige materiaal (insluitend biologiese materiale soos lewende selle) gemaak word, afhangende van die ontwerp- en funksionele vereistes. Dit mag dalk geen fisiese vorm hê soos in die geval van Siri of Alexa nie. Die robotte is rasioneel ontwerpte artefakte of masjiene wat outonomie vertoon en spesifieke take uitvoer.
Biologiese robotte (of biobotte) gebruik lewende selle of weefsels as vervaardigingsmateriaal. Soos alle robotte, is biobotte ook programmeerbare masjiene, vertoon outonomie en verrig spesifieke take. Dit is 'n spesiale klas van aktiewe lewende en beweeglike sintetiese strukture.
Die lewende weefsels is per se nie robotte nie. Hulle is dele van diere. Die lewende selle word robotte wanneer hulle van die normale beperkings bevry word en in die verlangde vorm en funksie geprogrammeer word deur die selle kunsmatig te kombineer en te vorm om spesifieke gedrag te vertoon.
Xenobotte was die eerste volledig biologiese biobotte wat in 2020 in die laboratorium geskep is met behulp van die eierselle van die embrio's van 'n paddaspesie genaamd Xenopus laevis (vandaar die naam Xenobotte). Dit was die eerste lewende, selfherstellende, selfrepliserende kunsmatige organisme. Die lewende selle is gebruik as die boustene wat bevry is van die normale beperkings van die res van die embrio om aanleiding te gee tot 'n nuwe vorm van kunsmatige lewe waarvan die morfologie en kenmerke kunsmatig 'ontwerp' is. Xenobot was dus 'n lewende sintetiese organisme. Die ontwikkeling van Xenobotte het getoon dat selle afgelei van 'n amfibiese embrio tot die verlangde vorm en funksie geprogrammeer kan word deur natuurlike beperkings vry te stel. Dit was egter nie bekend of biobotte uit nie-amfibiese of volwasse selle geskep kon word nie.
Wetenskaplikes het nou die suksesvolle konstruksie van biobotte met behulp van volwasse selle van nie-embrioniese menslike weefsel met vermoëns wat verder strek as dié van Xenobotte, gerapporteer. Hierdie biobot is ' Anthrobots ' genoem vanweë sy menslike oorsprong.
Aangesien Xenobotte afgelei is van amfibiese embrioniese selle deur selle individueel te vorm, het die navorsingspan begin met toetsing of die vermoë om biobotte te genereer beperk is tot hierdie amfibiese selle, of dat ander nie-amfibiese, nie-embrioniese volwasse selle ook biobotte kan genereer? Verder, of die saadselle noodwendig individueel gevorm moet word om biobotte te genereer, of of die aanmoediging van aanvanklike saadselle ook kan lei tot die selfkonstruksie van biobotte? Hiervoor het die navorsers, in plaas van embrioniese weefsels, volwasse, somatiese selle afgelei van menslike longepiteel gebruik en kon hulle nuwe, meersellulêre, selfkonstruerende, beweeglike lewende strukture genereer sonder handmatige beeldhouwerk of die gebruik van enige eksterne vormgewende masjinerie. Die metode wat gebruik is, is skaalbaar. Swerms biobotte is parallel geproduseer wat via silia-gedrewe aandrywing beweeg het en vir 45-60 dae geleef het. Interessant genoeg is daar ook waargeneem dat Antrobotte oor breuke in neuronale monolae beweeg het en doeltreffende genesing van defekte in vitro veroorsaak het.
Die sintese van Antrobotte is betekenisvol omdat dit demonstreer dat die plastisiteit van selle om biobotte te skep nie beperk is tot embrioniese of amfibiese selle nie. Dit het getoon dat volwasse somatiese menslike wilde selle sonder enige genetiese modifikasie nuwe biobotte kan vorm sonder enige eksterne vormgewende masjinerie.
Antrobotte is 'n verbetering op die Xenobotte en 'n vooruitgang in relevante tegnologie wat beduidende implikasies het vir die produksie van komplekse weefsels vir kliniese gebruike in regeneratiewe medisyne . In die toekoms mag dit moontlik word om Antrobotte te produseer wat vir elke pasiënt gepersonaliseer is en hulle in die liggaam te ontplooi sonder om enige immuunrespons te veroorsaak.
***
Verwysings:
- Blackiston D. et al 2023. Biologiese robotte: Perspektiewe op 'n opkomende interdissiplinêre veld. Sagte robotika. Aug 2023. 674-686. DOI: https://doi.org/10.1089/soro.2022.0142
- Gumuskaya, G. et al. 2023. Motile Living Biobots Self-Construct from Adult Mens Somatiese stamvadersaadselle. Advanced Science 2303575. gepubliseer: 30 November 2023 DOI: https://doi.org/10.1002/advs.202303575
- Tufts Universiteit 2023. Nuus – Wetenskaplikes bou klein biologiese robotte uit Mens Selle. https://now.tufts.edu/2023/11/30/scientists-build-tiny-biological-robots-human-cells
- Ebrahimkhani Mo.R. en Levin M., 2021. Sintetiese lewende masjiene: 'n nuwe venster op die lewe. iScience Perspektief. Volume 24, Uitgawe 5, 102505, 21 Mei 2021. DOI: https://doi.org/10.1016/j.isci.2021.102505
***
