Die woord 'robot' roep beelde op van menslike-soos mensgemaakte metaalmasjien (menslik) ontwerp en geprogrammeer om outomaties sekere take vir ons uit te voer. Robotte (of bots) kan egter van enige vorm of grootte wees en kan van enige materiaal gemaak word (insluitend biologiese materiale soos lewende selle) afhangende van ontwerp en funksionele vereistes. Dit mag nie enige fisiese vorm hê soos in die geval van Siri or Alexa. Die robotte is rasioneel ontwerpte artefakte of masjiene wat outonomie vertoon en spesifieke take verrig.
Biologiese robotte (of biobotte) gebruik lewe selle of weefsels as vervaardigingsmateriaal. Soos alle robotte, is biobotte ook programmeerbare masjiene, vertoon outonomie en voer spesifieke take uit. Dit is 'n spesiale klas aktiewe lewende en beweeglike sintetiese strukture.
Die lewende weefsels per se, is nie robotte nie. Hulle is dele van diere. Die lewendes selle word robotte wanneer hulle van die normale beperkings bevry word en in gewenste vorm en funksie geprogrammeer word deur die selle kunsmatig te kombineer en te vorm om spesifieke gedrag te vertoon.
xenobots 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 soort padda genaamd Xenopus laevis (vandaar die naam Xenobots). Dit was die eerste lewende, self-herstellende, self-repliserende 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. Ontwikkeling van Xenobots het getoon dat selle afkomstig van 'n amfibiese embrio geprogrammeer kan word tot gewenste vorm en funksie 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 gerapporteer deur volwasse selle van nie-embrioniese selle te gebruik menslike weefsel met vermoëns buite Xenobots. Hierdie biobot is genoem 'Antrobotte' as gevolg van sy menslike oorsprong.
Aangesien Xenobots van amfibiese embrioniese selle afgelei is deur selle individueel te vorm, het die navorsingspan begin om te toets of die vermoë om aanleiding te gee tot biobotte beperk is tot hierdie amfibiese selle of ander nie-amfibiese, nie-embrioniese volwasse selle ook biobotte kan genereer? Verder, as die saadselle noodwendig individueel gevorm moet word om biobotte te genereer of as koaksering van aanvanklike saadselle ook kan lei tot selfkonstruksie van biobotte? Hiervoor, in plaas van embrioniese weefsels, het die navorsers volwasse, somatiese selle gebruik wat afkomstig is van menslike longepiteel en was in staat om nuwe, meersellige, selfkonstruerende, beweeglike lewende strukture te genereer sonder handmatige beeldhouwerk of die gebruik van enige eksterne vormgewende masjinerie. Die metode wat gebruik word, is skaalbaar. Swerms biobotte in parallel is geproduseer wat deur silia-aangedrewe aandrywing beweeg en vir 45–60 dae geleef het. Interessant genoeg is dit ook waargeneem dat Anthrobots oor breuke in neuronale monolae beweeg en doeltreffende genesing van defekte in vitro veroorsaak het.
Die sintese van Anthrobots is betekenisvol omdat dit aantoon dat plastisiteit van selle om aanleiding te gee tot biobotte nie beperk is tot embrioniese of amfibiese selle nie. Dit het getoon dat volwasse somatiese menslike wilde selle sonder enige genetiese modifikasie kan nuwe biobotte vorm sonder enige eksterne vormgewende masjinerie.
Anthrobots is 'n verbetering bo die Xenobots en 'n vooruitgang in relevante tegnologie wat aansienlike implikasies het vir die produksie van komplekse weefsels vir kliniese gebruike in regeneratiewe medisyne. In die toekoms kan dit moontlik word om Anthrobots te vervaardig wat vir elke pasiënt gepersonaliseer is en dit 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
***
