De la science-fiction à la réalité : Les xénobots redéfinissent la biotechnologie

Le xénobot a été prédit comme un outil précieux en médecine et dans d’autres domaines. Il devrait non seulement contribuer au traitement du cancer, mais aussi à la propreté des organismes aquatiques.

Avez-vous déjà imaginé un monde où nous pourrions utiliser la puissance d’une cellule vivante pour accomplir certaines fonctions ? Tout comme nous avons des robots qui nous aident dans plusieurs aspects de notre vie, des scientifiques d’universités américaines ont mis au point un robot vivant connu sous le nom de xénobot.

Le xénobot a été prédit comme un outil précieux en médecine et dans d’autres domaines. Dans les années à venir, il aiderait non seulement à traiter le cancer, mais aussi à garder les corps aquatiques propres.

Mais malgré cela, il y a eu plusieurs controverses sur la question de savoir si le xénobot devrait faire partie de notre avenir ou non. Cet article contient tout ce que vous voulez savoir sur cette machine vivante.

Qu’est-ce qu’un xénobot ?

Le xénobot est un être robotique créé à partir de cellules vivantes. Contrairement aux robots synthétiques que nous connaissions, le xénobot est fabriqué à l’aide de procédures biotechnologiques et de cellules organiques.

Il est donc connu pour être le premier robot vivant programmable construit avec la contribution active de l’intelligence artificielle et de la biologie. Le xénobot n’est ni un robot traditionnel, ni une plante, ni un animal, mais un micro-organisme minuscule qui peut être programmé et configuré pour effectuer une certaine tâche ou remplir une fonction.

En général, le xénobot mesure 1 mm de long ou moins, et il est fabriqué à partir des cellules souches d’une grenouille africaine (Xenopus laevis), d’où il tire son nom. Le xénobot se déplace dans une direction linéaire et circulaire, et il peut s’agglutiner pour se déplacer dans le même schéma ou la même direction.

Comment le Xénobot est-il créé ?

Après plusieurs années de développement dans les domaines de la robotique, de la biotechnologie et de la biologie synthétique, les scientifiques se sont interrogés sur la manière de développer des cellules vivantes capables d’effectuer une certaine tâche. C’est ainsi que des chercheurs de l’université de Tuft et de l’université du Vermont se sont penchés sur ce que nous appelons aujourd’hui le xénobot.

Pour ce faire, ils ont prélevé des cellules souches sur l’embryon d’une grenouille africaine griffue. Les cellules ont ensuite été différenciées en cellules cutanées et en cellules cardiaques. Les cellules cutanées devaient fournir une structure au bio-robot, tandis que les cellules cardiaques se détendaient et se contractaient pour faciliter les mouvements. L’idée de cette recherche était de manipuler et de créer des cellules vivantes capables de remplir une fonction spécifique et d’avoir une capacité de locomotion.

Pour créer le xénobot, un superordinateur a été programmé avec un algorithme évolutif dans le but de produire différents modèles de configuration cellulaire.

Ensuite, les chercheurs ont dû tester ces modèles pour vérifier lequel d’entre eux conviendrait à l’objectif pour lequel il a été créé. Le superordinateur a donc été utilisé pour détecter les modèles de cellules capables de se déplacer vers un objet et ceux qui ne le sont pas. Les chercheurs ont ainsi pu trouver des modèles virtuels capables de se déplacer et d’exécuter certaines fonctions.

Mais ce n’est pas tout, les chercheurs ont dû reproduire manuellement la procédure virtuelle. Des cellules de peau et des cellules cardiaques de grenouilles ont donc été obtenues et assemblées à l’aide d’outils de microchirurgie en suivant les modèles qui avaient réussi virtuellement. À l’aide de minuscules pinces et d’électrodes, les chercheurs ont assemblé des milliers de cellules l’une après l’autre sous le microscope.

Bien que le processus n’ait pas été simple, le fait que les cellules aient une capacité inhérente à se coller les unes aux autres a rendu l’ensemble de la procédure plus transparente. Après avoir réalisé l’ensemble de la procédure, ces chercheurs ont pu construire un xénobot capable de se déplacer dans une direction et d’effectuer des cercles.

Au début, le xénobot ne pouvait vivre que sept à dix jours, mais grâce aux progrès et aux recherches des scientifiques, il est désormais capable de se guérir lui-même et de vivre longtemps.

Applications potentielles des xénobots

Dans leur article original de 2019, les scientifiques ont exprimé l’espoir qu’un jour, les xénobots pourraient être programmés pour exécuter des fonctions utiles. Selon les chercheurs, « les avancées en matière d’apprentissage automatique, de simulation de corps mous et de bio-impression sont susceptibles d’élargir les applications potentielles auxquelles ils pourraient être destinés à l’avenir. Les applications pourraient être nombreuses, étant donné la facilité avec laquelle il est possible d’exprimer de nouvelles protéines, des voies de biologie synthétique et des circuits informatiques dans les cellules de Xenopus ».

Compte tenu de leur non-toxicité et de leur durée de vie autolimitée, elles pourraient servir de nouveau véhicule pour l’administration intelligente de médicaments (28) ou la chirurgie interne (29). S’ils sont équipés pour exprimer des circuits de signalisation et des protéines pour des fonctions enzymatiques, sensorielles (récepteurs) et de déformation mécanique, ils pourraient rechercher et digérer des produits toxiques ou des déchets, ou identifier des molécules d’intérêt dans des environnements physiquement inaccessibles aux robots.

S’ils sont équipés de systèmes de reproduction (en exploitant des mécanismes de régénération endogènes tels que ceux qui se produisent dans la fission des planaires), ils pourraient être capables de le faire à l’échelle. Dans le domaine biomédical, on pourrait imaginer que de tels biobots (fabriqués à partir des cellules du patient) enlèvent la plaque des parois artérielles, identifient le cancer ou s’installent pour différencier ou contrôler les événements dans les endroits où sévit la maladie. Une caractéristique de sécurité bénéfique de ces constructions est qu’en l’absence d’ingénierie métabolique spécifique, elles ont une durée de vie naturellement limitée.

Lutte contre le cancer, les maladies cardiaques et d’autres maladies

Les xénobots pourraient un jour constituer un outil très utile dans la lutte contre le cancer. À l’avenir, des « biobots » fabriqués à partir des propres cellules du patient pourraient être conçus pour rechercher et détruire les cellules cancéreuses ou pour administrer une immunothérapie ciblée directement aux cellules touchées.

L’utilisation de robots fabriqués à partir des propres cellules du patient réduirait ou éliminerait les risques de rejet ou d’autres complications.

Ces biobots pourraient également être utilisés pour éliminer la plaque des parois artérielles ou pour différencier ou contrôler les fonctions cellulaires afin d’éliminer certains types de maladies. L’une des caractéristiques de sécurité de ces biobots serait « qu’en l’absence d’ingénierie métabolique spécifique, ils ont une durée de vie naturellement limitée ».

Outre le traitement du cancer et des maladies cardiaques, les scientifiques ont également affirmé que les xénobots pourraient un jour être capables d’administrer des médicaments à une région particulière du corps ou d’aider à combattre les maladies qui affectent certaines parties cruciales du corps. Cela sera notamment possible grâce à la nature minuscule des xénobots, qui leur permet d’atteindre plus facilement n’importe quelle partie du corps.

Purifier les masses d’eau

Les nombreuses activités industrielles dans le monde d’aujourd’hui ont entraîné le rejet de déchets chimiques nocifs et de microplastiques dans presque toutes les masses d’eau de la planète. Si certains de ces déchets peuvent être éliminés par des moyens mécaniques ou autres, de nombreux types de pollution sont presque impossibles à éliminer. C’est le cas des microplastiques présents dans tous les systèmes d’eau de la planète.

Les chercheurs suggèrent que les xénobots pourraient un jour être programmés pour « rechercher et digérer des produits toxiques ou des déchets et des microplastiques, ou identifier des molécules d’intérêt dans des environnements physiquement inaccessibles aux robots ». La capacité des robots à se reproduire pourrait également être exploitée pour leur permettre d’assumer cette fonction à grande échelle.

Détecter et nettoyer les matières nucléaires nocives

En outre, il a été proposé que le xénobot soit également capable de détecter les éléments radioactifs nocifs dans l’environnement. En outre, il sera capable de se débarrasser des matières nucléaires ou de les nettoyer dans les endroits où elles ne sont pas désirées.

Considérations éthiques sur l’utilisation des xénobots

Les Xénobots pourraient bien être un outil précieux à l’avenir. Cependant, il existe également un certain nombre de questions éthiques entourant l’utilisation de robots vivants qui préoccupent les bioéthiciens. Comme Nita Farahany, professeur de droit et de philosophie à l’Université Duke, l’a dit au Smithsonian Magazine, « Chaque fois que nous essayons d’exploiter la vie … [nous devrions] reconnaître son potentiel à aller très mal. » Après tout, la modification de systèmes complexes comme les cellules peut entraîner des conséquences imprévues. Les préoccupations incluent :

● Il a été avancé que les xénobots pourraient commencer à mal fonctionner ou développer une nouvelle « programmation » et peut-être même se transformer en formes de vie plus complexes. Par conséquent, il devrait y avoir des lignes directrices pour empêcher cela, si possible.

● Étant donné que les xénobots peuvent aussi potentiellement être utilisés pour introduire des médicaments vitaux dans le corps humain, ils pourraient également être manipulés pour transporter des substances nocives dans le corps, telles que des médicaments dangereux ou des poisons.

● Des arguments ont également été avancés concernant la création d’organismes à partir de cellules souches humaines – qui peuvent être prélevées sur des embryons humains. Des lignes directrices sur le prélèvement de cellules souches pourraient permettre d’éviter cela. En fait, il se pourrait qu’un jour tout le monde ait des cellules souches prélevées à la naissance sur le cordon ombilical et stockées pour créer des robots personnels. Cependant, cela s’accompagne également de son lot de considérations éthiques – telles que la gestion des coûts.

● Il a également été avancé que pour maximiser l’utilité de cette biotechnologie, il pourrait s’avérer nécessaire d’utiliser des xénobots pour effectuer des tâches complexes. Les scientifiques pourraient donc être amenés à développer des xénobots dotés de cellules nerveuses et sensorielles,des machines qui les rapprochent des êtres sensibles.

● Des questions peuvent se poser lors du brevetage des xénobots. S’agit-il d’un organisme vivant ? Dans l’affirmative, peuvent-ils être brevetés ? Et s’ils ne peuvent pas être brevetés, comment peuvent-ils être protégés en tant que propriété intellectuelle ?

● Les xénobots ne sont ni des machines ni des êtres vivants. Ils existent dans un état intermédiaire non défini. Cela pourrait nous amener à remettre en question notre définition des organismes vivants et non vivants.

● En outre, à l’avenir, les xénobots pourraient même être utilisés pour modifier les systèmes corporels, notamment les systèmes reproductif, nerveux et circulatoire – ce qui pourrait prolonger la vie ou nous donner des « superpouvoirs ». Il devient donc plus important de redéfinir ce que nous appelons les organismes vivants.

Dans l’ensemble, il est essentiel qu’au fur et à mesure que les scientifiques progressent dans les domaines de la biologie synthétique, de la médecine régénérative et de la robotique, des règles et des procédures éthiques soient mises en place pour les guider dans l’utilisation des xénobots.

L’avenir des xénobots et de la biotechnologie

Compte tenu de l’importance des xénobots, il est crucial et possible qu’ils restent parmi nous et fassent partie de notre avenir.

Dans le seul domaine médical, les xénobots ont le potentiel de fournir un traitement pour certaines maladies incurables. Le fait que nous ayons déjà établi que cette machine vivante pouvait aider à lutter contre certaines maladies en fait potentiellement un outil essentiel qui doit faire partie de nous. Par ailleurs, notre environnement pourrait bénéficier de ces minuscules machines vivantes pour rester intact, préservé et sain.

Bien qu’il ne faille pas sous-estimer la valeur que les xénobots apporteraient à nos vies, ce qui est intrinsèquement la raison pour laquelle ils devraient faire partie de notre avenir, les codes et les normes éthiques qui nous guideraient contre leur utilisation néfaste doivent être élaborés en tenant compte des avantages et des inconvénients qu’ils présentent.

Conclusion

Le monde de la robotique et de la biotechnologie étant en constante évolution, nous devrions nous attendre à des xénobots plus avancés dans les années à venir. Non seulement les xénobots pourraient être un formidable outil vivant en médecine, mais ils pourraient même contribuer à la lutte contre le réchauffement climatique.

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Source : Interesting Engineering – Traduit par Anguille sous roche