Ordet 'robot' fremkalder billeder af menneskelig-lignende menneskeskabt metallisk maskine (humanoid) designet og programmeret til automatisk at udføre nogle opgaver for os. Robotter (eller bots) kan dog være af enhver form eller størrelse og kan være lavet af ethvert materiale (inklusive biologiske materialer såsom levende celler) afhængigt af design og funktionelle krav. Det må ikke have nogen fysisk form som i tilfælde af Siri or Alexa. Robotterne er rationelt designede artefakter eller maskiner, der viser autonomi og udfører specifikke opgaver.
Biologiske robotter (eller biobots) bruger levende celler eller væv som fabrikationsmateriale. Som alle robotter er biobots også programmerbare maskiner, viser autonomi og udfører specifikke opgaver. Disse er en særlig klasse af aktive levende og bevægelige syntetiske strukturer.
De levende væv per se, er ikke robotter. De er dele af dyr. De levende celler bliver robotter, når de frigøres fra de normale begrænsninger og programmeres til ønsket form og funktion ved kunstigt at kombinere og forme cellerne til at vise specifik adfærd.
xenobots var de første fuldt biologiske biobots skabt i laboratoriet i 2020 ved hjælp af ægceller fra embryoner fra en frøart kaldet Xenopus laevis (deraf navnet Xenobots). Det var den første levende, selvreparerende, selvreplikerende kunstige organisme. De levende celler blev brugt som byggestenene, der blev frigjort fra de normale begrænsninger af resten af embryonet for at give anledning til en ny form for kunstigt liv, hvis morfologi og træk var kunstigt 'designet'. Xenobot var således en levende syntetisk organisme. Udvikling af Xenobots viste, at celler afledt af et amfibieembryo kan programmeres til ønsket form og funktion ved at frigive naturlige begrænsninger. Det var dog ikke kendt, om biobots kunne skabes fra ikke-amfibieceller eller voksne celler.
Forskere har nu rapporteret vellykket konstruktion af biobots ved hjælp af voksne celler fra ikke-embryonale menneskelig væv med muligheder ud over Xenobots. Denne biobot har fået navnet 'Antrobotter' på grund af det menneskelig oprindelse.
Da Xenobots blev afledt af amfibiske embryonale celler ved at støbe celler individuelt, begyndte forskerholdet med at teste, om evnen til at give anledning til biobots er begrænset til disse amfibieceller, eller andre ikke-amfibie, ikke-embryonale voksne celler også kan generere biobots? Yderligere, hvis frøcellerne nødvendigvis skal skulptureres individuelt for at generere biobots, eller hvis coaxing af indledende frøceller også kan føre til selvkonstruktion af biobots? Til dette brugte forskerne i stedet for embryonale væv voksne, somatiske celler afledt af menneskelig lungeepitel og var i stand til at generere nye, multicellulære, selvkonstruerende, bevægelige levende strukturer uden manuel skulptur eller ved brug af eksternt formgivende maskineri. Den anvendte metode er skalerbar. Der blev produceret sværme af biobots parallelt, som bevægede sig via cilia-drevet fremdrift og levede i 45-60 dage. Interessant nok blev det også observeret, at Anthrobots bevægede sig på tværs af brud i neuronale monolag og inducerede effektiv heling af defekter in vitro.
Syntesen af Anthrobots er betydningsfuldt, fordi det demonstrerer, at cellers plasticitet til at give anledning til biobots ikke er begrænset til embryonale eller amfibieceller. Det har vist, at voksen somatisk menneskelig vilde celler uden nogen genetisk modifikation kan danne nye biobots uden noget eksternt formgivende maskineri.
Anthrobots er en forbedring i forhold til Xenobots og et fremskridt inden for relevant teknologi, der har betydelige konsekvenser for produktion af komplekse væv til klinisk brug i regenerativ medicin. I fremtiden kan det blive muligt at producere Anthrobots, der er personliggjort til hver patient og implementere dem i kroppen uden at fremkalde nogen immunreaktion.
***
Referencer:
- Blackiston D. et al 2023. Biological Robots: Perspectives on an Emerging Interdisciplinary Field. Blød robotik. august 2023. 674-686. DOI: https://doi.org/10.1089/soro.2022.0142
- Gumuskaya, G. et al. 2023. Motile Living Biobots Self-Construct fra Adult Human Somatiske progenitorfrøceller. Advanced Science 2303575. offentliggjort: 30. november 2023 DOI: https://doi.org/10.1002/advs.202303575
- Tufts University 2023. Nyheder – Forskere bygger små biologiske robotter fra Human 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, udgave 5, 102505, 21. maj 2021. DOI: https://doi.org/10.1016/j.isci.2021.102505
***
