Para Ilmuwan Membuat Robot Biologis Kecil Dari Sel Manusia
Para Ilmuwan Membuat Robot Biologis Kecil Dari Sel Manusia – Para peneliti di Universitas Tufts dan Institut Wyss di Universitas Harvard telah menggunakan sel trakea manusia untuk membuat robot biologis kecil yang mereka sebut anthrobot yang dapat bergerak melintasi permukaan. Mereka menemukan bahwa mereka mendorong pertumbuhan neuron di daerah pelat laboratorium yang rusak.
Para Ilmuwan Membuat Robot Biologis Kecil Dari Sel Manusia
gramorokkaz – Robot multiseluler, dengan ukuran mulai dari selebar rambut manusia hingga ujung pensil tajam, dirancang untuk dapat dirakit sendiri dan telah terbukti memiliki efek penyembuhan yang luar biasa pada sel lain. Penemuan ini merupakan titik awal bagi visi para peneliti untuk menggunakan biobot yang diturunkan dari pasien sebagai alat terapi baru untuk regenerasi, penyembuhan, dan pengobatan penyakit.
Pekerjaan ini mengikuti penelitian sebelumnya yang dilakukan di laboratorium Michael Levin, Profesor Biologi Vannevar Bush di Fakultas Seni & Sains Universitas Tufts, dan Josh Bongard di Universitas Vermont di mana mereka mengembangkan robot biologis multiseluler yang disebut sel embrio katak yang disebut xenobot, mampu menavigasi lorong, mengumpulkan materi, mencatat informasi, menyembuhkan luka, dan bahkan bereproduksi secara mandiri selama beberapa siklus. Pada saat itu, para peneliti belum mengetahui apakah kemampuan ini disebabkan oleh embrio amfibi atau apakah biobot dapat dibuat dari sel spesies lain.
Dalam penelitian ini, yang diterbitkan di Advanced Science , Levin, bersama dengan mahasiswa pascasarjana Gizem Gumuskaya, menemukan bahwa robot sebenarnya dapat dibuat dari sel manusia dewasa tanpa modifikasi genetik apa pun yang mereka tunjukkan.
Beberapa kemampuan melebihi apa yang diamati di Xenobots. Penemuan ini mulai menjawab pertanyaan yang lebih besar di laboratorium: Aturan apa yang mengatur bagaimana sel berkumpul dan bekerja sama di dalam tubuh, dan dapatkah sel dikeluarkan dari konteks alaminya dan digabungkan kembali ke dalam “rencana tubuh” yang berbeda? fungsi lain berdasarkan desain?
Dalam kasus ini, para peneliti memberi sel manusia kesempatan untuk memulai kembali setelah puluhan tahun hidup tenang di trakea dan menemukan cara untuk menciptakan struktur dan tugas baru. “Kami ingin mengetahui apa yang dapat dilakukan sel selain menciptakan sifat-sifat yang telah ditentukan sebelumnya di dalam tubuh,” kata Gumuskaya, yang memperoleh gelar di bidang arsitektur sebelum beralih ke biologi.
“Dengan memprogram ulang interaksi antar sel, struktur multiseluler baru dapat tercipta, serupa dengan bagaimana batu dan bata dapat disusun menjadi elemen struktural berbeda seperti dinding, lengkungan, atau kolom.”
Para peneliti menemukan bahwa sel tidak hanya dapat membentuk bentuk multiseluler baru. , tetapi juga dapat bergerak dengan cara berbeda melintasi permukaan neuron manusia yang tumbuh di cawan laboratorium, mendorong pertumbuhan baru untuk mengisi celah yang ditinggalkan dengan menggores lapisan sel.
Belum jelas bagaimana tepatnya anthrobot mendorong pertumbuhan neuron, namun para peneliti memastikan bahwa neuron tumbuh di bawahyang dicakup oleh sekelompok anthrobot yang mereka sebut “superbot”.
“Rangkaian sel yang kami bangun di laboratorium mungkin memiliki kemampuan melebihi apa yang mereka lakukan di dalam tubuh,” kata Levin, yang juga direktur Allen Discovery Center di Tufts dan seorang profesor di Member of the Wyss.
“Sungguh menarik dan sama sekali tidak terduga bahwa sel-sel trakea normal dari pasien dapat bergerak secara mandiri dan mendorong pertumbuhan neuron di wilayah yang rusak tanpa mengubah DNA mereka,” kata Levin. “Sekarang kita melihat bagaimana mekanisme penyembuhan bekerja dan bertanya apa lagi yang bisa dilakukankonstruksi ini.”
Keuntungan menggunakan sel manusia mencakup kemungkinan membuat robot dari sel pasien untuk melakukan perawatan terapeutik. bekerja tanpa risiko memicu respons imun atau memerlukan imunosupresan. Mereka hanya bertahan beberapa minggu sebelum rusak, sehingga dapat dengan mudah diserap kembali ke dalam tubuh setelah pekerjaan selesai.
Selain itu, anthrobot hanya dapat bertahan hidup di luar tubuh dalam kondisi laboratorium yang sangat spesifik dan tidak ada risiko paparan atau penyebaran yang tidak disengaja ke luar laboratorium. Demikian pula, mereka tidak bereproduksi dan tidak mengalami perubahan, penambahan atau penghapusan genetik apa pun, sehingga tidak ada risiko berkembangnya mereka melampaui perlindungan yang ada.
Setiap Anthrobot dimulai sebagai sel tunggal yang berasal dari donor dewasa. Sel-selnya berasal dari permukaan trakea dan ditutupi dengan tonjolan mirip rambut yang disebut silia yang bergelombang maju mundur. Silia membantu sel trakea mengeluarkan partikel kecil yang masuk ke saluran udara paru-paru.
Kita semua mengalami kerja sel-sel rambut ketika kita mengambil langkah terakhir dan mengeluarkan partikel dan cairan berlebih dengan batuk atau berdeham. Penelitian sebelumnya yang dilakukan oleh orang lain menunjukkan bahwa ketika sel ditumbuhkan di laboratorium, mereka secara spontan membentuk bola multiseluler kecil yang disebut organoid.
Baca juga : Modern Women’s Watch Making From Swarovski
Para peneliti mengembangkan kondisi pertumbuhan yang mendorong silia menghadap ke luar menuju organoid. Dalam beberapa hari mereka mulai bergerak, didukung oleh silia yang berfungsi sebagai kemudi. Mereka memperhatikan berbagai bentuk dan jenis gerakan.
Mengamati fitur penting dari platform biorobot. Levin mengatakan bahwa jika lebih banyak karakteristik dapat ditambahkan ke anthrobot (misalnya, berasal dari sel yang berbeda), mereka dapat dirancang untuk merespons lingkungannya, melakukan perjalanan dan menjalankan fungsi di dalam tubuh, atau membantu membangun jaringan buatan di laboratorium.
Tim mengkarakterisasi berbagai jenis anthrobot yang diproduksi dengan bantuan Simon Garnier dari New Jersey Institute of Technology. Mereka mengamati bahwa robot terbagi dalam beberapa kategori bentuk dan gerak yang berbeda, dengan ukuran mulai dari 30 hingga 500 mikrometer (dari ketebalan rambut manusia hingga ujung pensil tajam), mengisi ceruk penting antara nanoteknologi dan perangkat yang lebih canggih secara teknis. . besar.
Robot Biologis
Ada yang berbentuk bulat dan seluruhnya tertutup silia, ada pula yang tidak beraturan atau bulat dengan cakupan silia yang lebih tidak beraturan, atau hanya ditutupi silia di salah satu sisinya. Mereka bergerak dalam garis lurus, bergerak dalam lingkaran rapat, menggabungkan gerakan-gerakan tersebut, atau hanya duduk disana dan bergoyang.
Jamur berbentuk bola yang seluruhnya tertutup silia cenderung merupakan jamur yang bergoyang. Anthrobot dengan distribusi silia yang tidak merata cenderung menempuh jarak yang lebih jauh pada jalur lurus atau melengkung. Biasanya, mereka bertahan dalam kondisi laboratorium selama sekitar 45-60 hari sebelum terurai secara alami.
“Anthrobot mengatur diri mereka sendiri di piringan laboratorium,” kata Gumuskaya, pencipta Anthrobots. “Tidak seperti xenobot, mereka tidak memerlukan pinset atau pisau bedah untuk membentuknya, dan kita dapat menggunakan sel dewasa – bahkan sel dari pasien yang lebih tua – sebagai pengganti sel embrio. Ini sepenuhnya dapat diperluas: kita dapat memproduksi kawanan robot ini secara paralel.” Awal yang baik untuk mengembangkan alat terapi.
Karena Levin dan Gumuskaya bermaksud mengembangkan Anthrobot dengan aplikasi terapeutik, mereka membuat uji laboratorium untuk melihat bagaimana robot dapat menyembuhkan luka. Model tersebut melibatkan penumbuhan lapisan dua dimensi neuron manusia, dan hanya menggores lapisan tersebut dengan batang logam tipis akan menciptakan “luka” terbuka tanpa sel.
Untuk memastikan bahwa Gap terkena konsentrasi Anthrobot yang padat, mereka menciptakan “Superbot”, sebuah kelompok yang terbentuk secara alami ketika Anthrobot terkurung di ruang kecil. Superbot sebagian besar terbuat dari ban dan jentik-jentik, sehingga tidak menyimpang terlalu jauh dari luka terbuka.
Meskipun orang mungkin mengira bahwa modifikasi genetik pada sel Anthrobot akan diperlukan untuk membantu robot meningkatkan pertumbuhan saraf, yang mengejutkan, Anthrobot yang tidak dimodifikasi memicu pertumbuhan kembali yang signifikan, membentuk jembatan neuron, yang setebal neuron lainnya.
Dari sel-sel yang sehat, sel di piring. Tidak ada neuron yang tumbuh di luka di mana Anthrobots hilang. Setidaknya dalam dunia piringan laboratorium 2D yang disederhanakan, perangkat Anthrobot mempromosikan penyembuhan jaringan saraf hidup yang efisien.
Menurut para peneliti, pengembangan lebih lanjut dari robot ini dapat mengarah pada aplikasi lain, termasuk menghilangkan penumpukan plak di arteri pasien aterosklerosis, memperbaiki kerusakan pada sumsum tulang belakang atau saraf retina, dan mendeteksi bakteri atau sel tumor. atau Distribusi obat ke jaringan target. Anthrobot secara teoritis dapat membantu penyembuhan jaringan dan bahkan memberikan obat regeneratif.
Gumuskaya menjelaskan bahwa pada dasarnya sel memiliki kemampuan bawaan untuk berkumpul menjadi struktur yang lebih besar. “Sel bisa berlapis-lapis, melipat, membentuk bola, mengurutkan dan memisahkan berdasarkan jenisnya, menyatu satu sama lain atau bahkan bergerak,” kata Gumuskaya.
“Dua perbedaan penting dari bahan penyusun benda mati adalah bahwa sel dapat berkomunikasi satu sama lain dan membuat struktur ini secara dinamis, dan setiap sel diprogram dengan banyak fungsi, seperti pergerakan, sekresi molekul, deteksi sinyal, dan banyak lagi. Kami hanya mencoba.” Cari tahu bagaimana Anda dapat menggabungkan unsur-unsur ini untuk menciptakan struktur dan fungsi tubuh biologis baru yang berbeda dari yang ditemukan di alam.
Para Ilmuwan Membuat Robot Biologis Kecil Dari Sel Manusia – Para peneliti di Universitas Tufts dan Institut Wyss di Universitas Harvard telah menggunakan sel trakea manusia untuk membuat robot biologis kecil yang mereka sebut anthrobot yang dapat bergerak melintasi permukaan. Mereka menemukan bahwa mereka mendorong pertumbuhan neuron di daerah pelat laboratorium yang rusak. Para…
Recent Comments