Para ilmuwan telah menciptakan robot biologis kecil dari sel trakea manusia. Temuan ini memungkinkan pertumbuhan robot biologis ini dalam membantu penyembuhan dan regenerasi di masa depan tanpa memerlukan penekanan pada kekebalan.
Para ilmuwan telah menciptakan robot biologis kecil dari sel trakea manusia. Temuan ini memungkinkan pertumbuhan robot biologis ini dalam membantu penyembuhan dan regenerasi di masa depan tanpa memerlukan penekanan pada kekebalan.
Para peneliti di Universitas Tufts dan Institut Wyss Universitas Harvard, Amerika Serikat, telah menciptakan robot biologis kecil yang mereka sebut anthrobot dari sel trakea manusia yang dapat bergerak melintasi permukaan dan terbukti mendorong pertumbuhan neuron di wilayah kerusakan pada cawan laboratorium.
Robot multiseluler dengan ukuran mulai dari selebar rambut manusia hingga ujung pensil runcing, dibuat untuk dirakit sendiri dan 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.
Penelitian ilmuwan ini mengikuti penelitian sebelumnya di laboratorium Michael Levin, Profesor Biologi Vannevar Bush di Sekolah Seni & Sains Universitas Tufts, dan Josh Bongard di Universitas Vermont, di mana mereka menciptakan robot biologis multiseluler dari sel embrio katak yang disebut xenobot yang mampu menavigasi lorong, mengumpulkan materi, mencatat informasi, menyembuhkan diri dari cedera, dan bahkan mereplikasi sendiri selama beberapa siklus.
Pada saat itu, para peneliti tidak mengetahui apakah kemampuan ini bergantung pada asal usulnya dari embrio amfibi atau apakah biobot dapat dibuat dari sel spesies lain.
Dalam penelitian terbaru yang dipublikasikan di Advanced Science, Levin bersama dengan mahasiswa PhD Gizem Gumuskaya, menemukan bahwa bot sebenarnya dapat dibuat dari sel manusia dewasa tanpa modifikasi genetik dan mereka menunjukkan beberapa kemampuan di luar apa yang diamati dengan xenobot.
Penemuan ini mulai menjawab pertanyaan yang lebih luas yang diajukan laboratorium terkait 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 untuk menjalankan fungsi lain berdasarkan rancangannya.
Dalam kasus ini, para peneliti memberi sel manusia di trakea, kesempatan untuk melakukan boot ulang (menghidupkan kembali) dan menemukan cara untuk menciptakan struktur dan tugas baru.
"Kami ingin menyelidiki apa yang dapat dilakukan sel selain menciptakan fitur bawaan dalam tubuh," kata Gumuskaya, yang memperoleh gelar di bidang arsitektur sebelum terjun ke dunia biologi.
"Dengan memprogram ulang interaksi antarsel, struktur multiseluler baru dapat tercipta, serupa dengan cara batu dan bata disusun menjadi elemen struktural berbeda seperti dinding, lengkungan, atau kolom," imbuh dia seperti dikutip dari laman sciencedaily edisi 30 November lalu.
Para peneliti menemukan bahwa sel tidak hanya dapat menciptakan bentuk multiseluler baru, tetapi mereka juga dapat bergerak dengan cara berbeda di permukaan neuron manusia yang tumbuh di cawan laboratorium dan mendorong pertumbuhan baru untuk mengisi celah yang disebabkan oleh penggarukan lapisan sel.
Bagaimana tepatnya anthrobot mendorong pertumbuhan neuron masih belum jelas, namun para peneliti memastikan bahwa neuron tumbuh di bawah area yang dicakup oleh kumpulan anthrobot yang mereka sebut sebagai "superbot".
"Perangkat seluler yang kami bangun di laboratorium dapat memiliki kemampuan yang melampaui apa yang mereka lakukan di dalam tubuh," kata Levin, yang juga menjabat sebagai direktur Allen Discovery Center di Tufts dan anggota asosiasi fakultas di Wyss Institute. "Sangat menarik dan benar-benar tidak terduga bahwa sel-sel trakea pasien yang normal, tanpa memodifikasi DNA mereka, dapat bergerak sendiri dan mendorong pertumbuhan neuron di wilayah yang rusak, dan kami sekarang melihat bagaimana mekanisme penyembuhan bekerja, dan menanyakan apa lagi yang bisa dilakukan oleh konstruksi ini," imbuh dia.
Keuntungan menggunakan sel manusia mencakup kemampuan untuk membuat bot dari sel pasien sendiri untuk melakukan pekerjaan terapeutik tanpa risiko memicu respons imun atau memerlukan imunosupresan. Bahan-bahan tersebut hanya bertahan beberapa pekan sebelum rusak, sehingga dapat dengan mudah diserap kembali ke dalam tubuh setelah fungsinya selesai.
Selain itu, di luar tubuh, anthrobot hanya dapat bertahan hidup dalam kondisi laboratorium yang sangat spesifik, dan tidak ada risiko paparan atau penyebaran yang tidak diinginkan ke luar laboratorium. Demikian pula, mereka tidak bereproduksi, dan tidak mengalami pengeditan, penambahan atau penghapusan genetik, sehingga tidak ada risiko evolusi mereka melampaui perlindungan yang ada.
Pembuatan Anthrobot
Setiap anthrobot dimulai sebagai sel tunggal yang berasal dari donor dewasa. Sel-sel tersebut berasal dari permukaan trakea dan ditutupi dengan tonjolan mirip rambut yang disebut silia yang bergelombang maju mundur. Silia ini membantu sel trakea mendorong partikel kecil yang masuk ke saluran udara paru-paru.
Kita semua mengalami kerja sel bersilia ketika kita mengambil langkah terakhir untuk mengeluarkan partikel dan kelebihan cairan dengan batuk atau berdehem. Penelitian sebelumnya yang dilakukan oleh peneliti lain menunjukkan bahwa ketika sel-sel tersebut ditumbuhkan di laboratorium, sel-sel tersebut secara spontan membentuk bola multiseluler kecil yang disebut organoid.
Para peneliti mengembangkan kondisi pertumbuhan yang mendorong silia menghadap ke luar pada organoid. Dalam beberapa hari mereka mulai bergerak, didorong oleh silia yang bertindak seperti dayung. Mereka mencatat berbagai bentuk dan jenis gerakan yang merupakan fitur penting yang diamati dari platform biorobotika.
Levin mengatakan bahwa jika fitur-fitur lain dapat ditambahkan ke anthrobot sehingga mereka dapat dirancang untuk merespons lingkungannya dan melakukan perjalanan dan menjalankan fungsi-fungsi di dalam tubuh atau membantu membangun jaringan rekayasa di laboratorium.
Tim tersebut, dengan bantuan Simon Garnier di New Jersey Institute of Technology, mengkarakterisasi berbagai jenis anthrobot yang diproduksi. Mereka mengamati bahwa bot terbagi dalam beberapa kategori bentuk dan pergerakan yang berbeda, dengan ukuran mulai dari 30 hingga 500 mikrometer agar bisa mengisi ceruk penting antara nanoteknologi dan perangkat rekayasa yang lebih besar.
Dalam pengamatan, anthrobot ini diketahui bisa bertahan hidup sekitar 45-60 hari dalam kondisi laboratorium sebelum terurai secara alami.
"Anthrobot ini merupakan awal yang baik untuk mengembangkan alat terapi," ucap Gumuskaya, peneliti yang menciptakan anthrobot ini. I-1
