Par KIM BELLARD
Il y avait beaucoup de choses sur lesquelles j’aurais pu écrire cette semaine – par exemple, en IA, en informatique quantiquemême « bois transparent» – mais quand j’ai vu des nouvelles sur les robots biologiques, j’ai su que j’avais mon sujet.
La nouvelle vient des chercheurs de Université Touffes et Institut Wyss de Harvard. Leur article est paru dans Science avancée, introduisant « une plate-forme de robot biologique multicellulaire (biobot) de forme sphéroïde » qu’ils ont affectueusement surnommée « Anthrobots ». Il est important de noter que les Anthrobots sont fabriqués à partir de cellules humaines.
Revenons en arrière. En 2020, le chercheur principal Michael Levin, Ph.D., qui occupe des postes à Tufts et Harvard, a travaillé avec Josh Bongard, Ph.D. de l’Université du Vermont pour créer des robots biologiques fabriqués à partir de cellules d’embryons de grenouille, qu’ils ont appelés Xenobots. Ils étaient assez impressionnants, capables de naviguer dans les passages, de collecter du matériel, enregistrement des informationsse guérissant d’une blessure, et même réplication pendant quelques cycles par eux-mêmes, mais les chercheurs voulaient savoir s’ils pouvaient créer des robots biologiques à partir d’autres types de cellules, notamment des cellules humaines.
Eh bien, les nouvelles recherches ont montré que c’était possible. Ils ont commencé avec des cellules de trachée adulte et, sans modification génétique, ont pu démontrer des capacités au-delà de celles démontrées par les Xenobots. Auteur principal Gizem Gumuskaya, titulaire d’un doctorat. étudiant dit: « Nous voulions sonder ce que les cellules peuvent faire en plus de créer des fonctionnalités par défaut dans le corps. En reprogrammant les interactions entre les cellules, de nouvelles structures multicellulaires peuvent être créées, de la même manière que la pierre et la brique peuvent être disposées en différents éléments structurels comme des murs, des arcades ou des colonnes.
Les Anthrobots se présentent sous différentes formes et tailles et sont capables de différents mouvements. Mme Gumuskaya est très enthousiasmée par leurs capacités :
Les cellules peuvent former des couches, se plier, former des sphères, se trier et se séparer par type, fusionner ou même se déplacer. Deux différences importantes par rapport aux briques inanimées sont que les cellules peuvent communiquer entre elles et créer ces structures de manière dynamique, et chaque cellule est programmée avec de nombreuses fonctions, telles que le mouvement, la sécrétion de molécules, la détection de signaux, etc. Nous cherchons simplement comment combiner ces éléments pour créer de nouveaux plans et fonctions biologiques du corps, différents de ceux trouvés dans la nature.
Mieux encore, Mme Gumuskaya a souligné : « Les anthrobots s’auto-assemblent dans le laboratoire. Contrairement aux Xenobots, ils ne nécessitent ni pince à épiler ni scalpel pour leur donner forme, et nous pouvons utiliser des cellules adultes – même des cellules de patients âgés – au lieu de cellules embryonnaires. C’est entièrement évolutif : nous pouvons produire des essaims de ces robots en parallèle, ce qui est un bon début pour développer un outil thérapeutique.
Ils ont testé les capacités de guérison des Anthrobots en grattant une couche de neurones, puis ont exposé l’espace vide à un groupe d’Anthrobots appelé « superbot ». Cela a déclenché la croissance des neurones uniquement dans cette zone. Les chercheurs noté: « Le plus remarquable, c’est que nous avons découvert que les Anthrobots induisent une guérison efficace des défauts dans les monocouches neuronales humaines vivantes in vitro, provoquant la croissance des neurites dans l’espace et rejoignant les côtés opposés de la blessure. »
« Les assemblages cellulaires que nous construisons en laboratoire peuvent avoir des capacités qui vont au-delà de ce qu’ils font dans le corps », dit Dr Levin. « Il est fascinant et complètement inattendu que les cellules trachéales normales d’un patient, sans modifier leur ADN, puissent se déplacer d’elles-mêmes et favoriser la croissance des neurones dans une région endommagée. »
Xi « Charlie » Ren, ingénieur tissulaire à l’Université Carnegie Mellon qui n’a pas participé à la recherche, dit Science que le travail « est étonnant et révolutionnaire » et « ouvre la voie à une médecine personnalisée ». Ron Weiss, un biologiste synthétique du Massachusetts Institute of Technology qui n’a pas non plus participé aux travaux, a ajouté : « Levin a démontré que les cellules peuvent être entraînées à faire quelque chose qu’elles n’auraient jamais fait d’elles-mêmes. »
Certains chercheurs ne sont pas encore convaincus. Jamie Davies, biologiste du développement à l’Université d’Édimbourg en Écosse, qui n’a pas participé à l’étude de 2020 ni à celle-ci, dit Américain scientifique: « Je ne vois pas comment ces amas de cellules aux cils agités méritent le terme de « robot ». Le Dr Levin et son équipe, bien sûr, ne croient pas que les mouvements soient aléatoires, et que Les anthrobots « pourraient être conçus pour réagir à leur environnement, voyager et remplir des fonctions dans le corps, ou aider à construire des tissus modifiés en laboratoire ».
L’espoir ultime est que les cliniciens puissent utiliser des Anthrobots créés à partir des propres cellules d’un patient pour effectuer un travail thérapeutique. Ces robots ne devraient pas déclencher de réponse immunitaire, ce serait biorésorbableet ne pouvait pas survivre en dehors du laboratoire ou du corps (ce qui rendait minime le risque de propagation involontaire).
Les chercheurs voient une grande variété d’utilisations potentielles dans les soins de santé :
… diverses applications peuvent être imaginées, y compris, mais sans s’y limiter, l’élimination de l’accumulation de plaque dans les artères des patients atteints d’athérosclérose, l’élimination au bulldozer de l’excès de mucus des voies respiratoires des patients atteints de mucoviscidose et l’administration locale de médicaments d’intérêt dans les tissus cibles. Les applications possibles représenteront celles découlant de l’exploitation de nouveaux comportements surprenants des cellules et de la conception de nouveaux via de futures charges utiles de biologie synthétique, telles que de nouvelles enzymes, anticorps et d’autres moyens de manipuler les cellules qu’elles traversent et avec lesquelles elles interagissent. Ils pourraient également être utilisés comme avatars pour le dépistage personnalisé des drogues,(32) ayant l’avantage du comportement par rapport aux organoïdes simples, qui pourraient être utilisés pour cribler une gamme plus large de phénotypes actifs et dynamiques.
C’est 21St médecine du siècle. C’est le genre de soins de santé que je souhaite voir.
Les chercheurs souhaitent approfondir un certain nombre de domaines de recherche, notamment :
- De quelles autres cellules les Anthrobots peuvent-ils être constitués ?
- Quels autres comportements pourraient-ils manifester et dans quels environnements ?
- Quels autres types de tissus peuvent-ils réparer ou affecter d’autres manières ?
- Les signatures transcriptionnelles ou physiologiques peuvent-elles être lues chez les robots vivants, reflétant leurs interactions passées et immédiates avec les paysages cellulaires ou moléculaires environnants ?
- Ont-ils des préférences ou des capacités d’apprentissage primitives, par rapport à leur traversée d’environnements plus riches ?
Comme les chercheurs aiment le dire, des recherches supplémentaires sont nécessaires – et, d’où je suis assis, elles sont attendues avec impatience.
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OK, donc ce ne sont pas comme les jolis robots que vous voyez faire des flips. Ce ne sont pas les nanobots beaucoup d’entre nous attendaient. Nous n’avons pas (encore) à nous inquiéter Les trois lois de la robotique d’Asimov avec eux. Mais, mon Dieu, si nous devons avoir des robots qui rampent en nous pour faire des choses thérapeutiques – et c’est le cas – quoi de mieux qu’un robot biologique fabriqué à partir de vos propres cellules ?
Kim est un ancien responsable du marketing électronique chez un grand plan Blues, rédacteur en chef du regretté et regretté Teinture.ioet désormais contributeur régulier du THCB
