Ordet 'robot' fremkaller bilder av menneskelig-som menneskeskapt metallisk maskin (humanoid) designet og programmert til å automatisk utføre noen oppgaver for oss. Imidlertid kan roboter (eller roboter) ha hvilken som helst form eller størrelse og kan være laget av hvilket som helst materiale (inkludert biologiske materialer som levende celler) avhengig av design og funksjonelle krav. Det kan ikke ha noen fysisk form som i tilfelle Siri or Alexa. Robotene er rasjonelt utformede artefakter eller maskiner som viser autonomi og utfører spesifikke oppgaver.
Biologiske roboter (eller bioboter) bruker levende celler eller vev som fabrikasjonsmateriale. Som alle roboter, er bioboter også programmerbare maskiner, viser autonomi og utfører spesifikke oppgaver. Dette er en spesiell klasse av aktive levende og bevegelige syntetiske strukturer.
Det levende vevet per se, er ikke roboter. De er deler av dyr. De levende celler blir roboter når de er frigjort fra de normale begrensningene og programmert til ønsket form og funksjon ved kunstig å kombinere og forme cellene for å vise spesifikk atferd.
xenobots var de første fullstendig biologiske biobotene skapt i laboratoriet i 2020 ved bruk av eggcellene fra embryoene til en froskeart kalt Xenopus laevis (derav navnet Xenobots). Det var den første levende, selvreparerende, selvreplikerende kunstige organismen. De levende cellene ble brukt som byggesteinene som ble frigjort fra de normale begrensningene til resten av embryoet for å gi opphav til en ny form for kunstig liv hvis morfologi og egenskaper var kunstig "designet". Xenobot var dermed en levende syntetisk organisme. Utvikling av Xenobots demonstrerte at celler avledet fra et amfibieembryo kan programmeres til ønsket form og funksjon ved å frigjøre naturlige begrensninger. Det var imidlertid ikke kjent om bioboter kunne lages fra ikke-amfibieceller eller voksne celler.
Forskere har nå rapportert vellykket konstruksjon av bioboter ved bruk av voksne celler fra ikke-embryonale menneskelig vev med muligheter utover Xenobots. Denne bioboten har fått navnet 'Antroboter' på grunn av det menneskelig opprinnelse.
Siden Xenobots ble avledet fra amfibiske embryonale celler ved å støpe celler individuelt, begynte forskerteamet med å teste om evnen til å gi opphav til bioboter er begrenset til disse amfibiecellene, eller andre ikke-amfibie, ikke-embryonale voksne celler også kan generere bioboter? Videre, hvis frøcellene nødvendigvis må skulptureres individuelt for å generere bioboter, eller om lokking av innledende frøceller også kan føre til selvkonstruksjon av bioboter? For dette, i stedet for embryonalt vev, brukte forskerne voksne, somatiske celler avledet fra menneskelig lungeepitel og var i stand til å generere nye, flercellede, selvbyggende, bevegelige levende strukturer uten manuell skulptur eller bruk av noe eksternt formgivende maskineri. Metoden som brukes er skalerbar. Parallelt ble det produsert svermer av bioboter som beveget seg via cilia-drevet fremdrift og levde i 45–60 dager. Interessant nok ble det også observert at Anthrobots beveget seg over brudd i nevronale monolag og induserte effektiv helbredelse av defekter in vitro.
Syntesen av Anthrobots er betydelig fordi det viser at plastisiteten til celler for å gi opphav til bioboter ikke er begrenset til embryonale eller amfibieceller. Det har vist at voksen somatisk menneskelig ville celler uten noen genetisk modifikasjon kan danne nye bioboter uten noe eksternt formgivende maskineri.
Anthrobots er en forbedring i forhold til Xenobots og et fremskritt innen relevant teknologi som har betydelige implikasjoner for produksjon av komplekst vev for klinisk bruk i regenerativ medisin. I fremtiden kan det bli mulig å produsere Anthrobots tilpasset hver pasient og distribuere dem i kroppen uten å indusere noen immunrespons.
***
Referanser:
- Blackiston D. et al 2023. Biological Robots: Perspectives on an Emerging Interdisciplinary Field. Myk robotikk. august 2023. 674-686. GJØR JEG: https://doi.org/10.1089/soro.2022.0142
- Gumuskaya, G. et al. 2023. Motile Living Biobots Self-Construct fra Voksen Menneskelig Somatiske stamfrøceller. Advanced Science 2303575. publisert: 30. november 2023 DOI: https://doi.org/10.1002/advs.202303575
- Tufts University 2023. Nyheter – Forskere bygger bittesmå biologiske roboter fra Menneskelig Celler. https://now.tufts.edu/2023/11/30/scientists-build-tiny-biological-robots-human-cells
- Ebrahimkhani Mo.R. og Levin M., 2021. Synthetic living machines: A new window on life. iScience-perspektiv. Bind 24, utgave 5, 102505, 21. mai 2021. DOI: https://doi.org/10.1016/j.isci.2021.102505
***
