Het woord ‘robot’ roept beelden op van menselijk-achtige door de mens gemaakte metalen machine (humanoïde), ontworpen en geprogrammeerd om automatisch bepaalde taken voor ons uit te voeren. Robots (of bots) kunnen echter elke vorm of grootte hebben en van elk materiaal worden gemaakt (inclusief biologische materialen zoals levende cellen), afhankelijk van het ontwerp en de functionele vereisten. Het heeft mogelijk geen enkele fysieke vorm zoals in het geval van Siri or Alexa. De robots zijn rationeel ontworpen artefacten of machines die autonomie tonen en specifieke taken uitvoeren.
Biologische robots (of biobots) maken gebruik van wonen cellen of weefsels als fabricagemateriaal. Zoals alle robots zijn ook biobots programmeerbare machines, vertonen autonomie en voeren specifieke taken uit. Dit is een speciale klasse van actief levende en beweeglijke synthetische structuren.
De levende weefsels werkt, zijn geen robots. Het zijn delen van dieren. De woonkamer cellen worden robots wanneer ze worden bevrijd van de normale beperkingen en in de gewenste vorm en functie worden geprogrammeerd door de cellen kunstmatig te combineren en vorm te geven om specifiek gedrag te vertonen.
xenobots waren de eerste volledig biologische biobots die in 2020 in het laboratorium werden gemaakt met behulp van de eicellen uit de embryo's van een kikkersoort genaamd Xenopus laevis (vandaar de naam Xenobots). Het was het eerste levende, zelfherstellende, zichzelf replicerende kunstmatige organisme. De levende cellen werden gebruikt als bouwstenen die werden bevrijd van de normale beperkingen van de rest van het embryo om aanleiding te geven tot een nieuwe vorm van kunstmatig leven waarvan de morfologie en kenmerken kunstmatig werden ‘ontworpen’. Xenobot was dus een levend synthetisch organisme. De ontwikkeling van Xenobots heeft aangetoond dat cellen afkomstig van een amfibie-embryo in de gewenste vorm en functie kunnen worden geprogrammeerd door natuurlijke beperkingen op te heffen. Het was echter niet bekend of biobots konden worden gemaakt van niet-amfibieën of volwassen cellen.
Wetenschappers hebben nu de succesvolle constructie van biobots gerapporteerd met behulp van volwassen cellen uit niet-embryonale cellen menselijk weefsel met mogelijkheden die verder gaan dan Xenobots. Deze biobot heeft de naam 'Mierenrobots' omwille van zijn menselijk oorsprong.
Omdat Xenobots zijn afgeleid van embryonale cellen van amfibieën door cellen afzonderlijk te vormen, begon het onderzoeksteam met testen of het vermogen om biobots te veroorzaken beperkt is tot deze amfibiecellen of dat andere niet-amfibieën, niet-embryonale volwassen cellen ook biobots kunnen genereren? Verder, als de zaadcellen noodzakelijkerwijs individueel moeten worden gebeeldhouwd om biobots te genereren of als het overhalen van initiële zaadcellen ook kan leiden tot zelfconstructie van biobots? Hiervoor gebruikten de onderzoekers in plaats van embryonale weefsels volwassen, daarvan afgeleide somatische cellen menselijk longepitheel en waren in staat nieuwe, meercellige, zelfconstruerende, beweeglijke levende structuren te genereren zonder handmatig beeldhouwen of gebruik te maken van enige externe vormgevende machinerie. De gebruikte methode is schaalbaar. Er werden parallelle zwermen biobots geproduceerd die zich voortbewogen via cilia-aangedreven voortstuwing en 45-60 dagen leefden. Interessant genoeg werd ook waargenomen dat Anthrobots over breuken in neuronale monolagen heen bewogen en in vitro een efficiënte genezing van defecten teweegbrachten.
De synthese van Anthrobots is belangrijk omdat het aantoont dat de plasticiteit van cellen die aanleiding geven tot biobots niet beperkt is tot embryonale of amfibische cellen. Het heeft aangetoond dat volwassenen somatisch zijn menselijk wilde cellen zonder enige genetische modificatie kunnen nieuwe biobots vormen zonder enige externe vormgevende machinerie.
Anthrobots is een verbetering ten opzichte van de Xenobots en een vooruitgang in relevante technologie die aanzienlijke implicaties heeft voor de productie van complexe weefsels voor klinisch gebruik in de gezondheidszorg. regeneratieve geneeskunde. In de toekomst wordt het wellicht mogelijk om Anthrobots te produceren die voor elke patiënt gepersonaliseerd zijn en deze in het lichaam in te zetten zonder enige immuunrespons te veroorzaken.
***
Referenties:
- Blackiston D. c.s. 2023. Biologische robots: perspectieven op een opkomend interdisciplinair veld. Zachte robotica. Augustus 2023. 674-686. DOI: https://doi.org/10.1089/soro.2022.0142
- Gumuskaja, G. et al. 2023. Motile Living Biobots zelfconstrueren vanaf volwassenen menselijk Somatische voorlopercellen. Advanced Science 2303575. gepubliceerd: 30 november 2023 DOI: https://doi.org/10.1002/advs.202303575
- Tufts University 2023. Nieuws – Wetenschappers bouwen kleine biologische robots menselijk Cellen. https://now.tufts.edu/2023/11/30/scientists-build-tiny-biological-robots-human-cells
- Ebrahimkhani Mo.R. en Levin M., 2021. Synthetische levende machines: een nieuw venster op het leven. iScience-perspectief. Deel 24, nummer 5, 102505, 21 mei 2021. DOI: https://doi.org/10.1016/j.isci.2021.102505
***
