• LATEST
    • A PHP Error was encountered

      Severity: Notice

      Message: Undefined variable: latest

      Filename: views/_header.php

      Line Number: 48

      A PHP Error was encountered

      Severity: Warning

      Message: Invalid argument supplied for foreach()

      Filename: views/_header.php

      Line Number: 48


Obat Biologis Hasil Rekayasa Khusus Bakteri (‘Swarmbots’)

Akhir-akhir ini, aplikasi-aplikasi ‘swarm-robotics’ (swarmbots)—koordinasi beragam robot guna melaksanakan tugas atau fungsi tertentu—sangat beragam. Nano-robot atau mikro-robot misalnya berupa miniaturisasi fungsi organ tubuh manusia atau mesin-mikro antara lain melaksanakan misi-misi penyelamatan saat bencana alam atau bencana lainnya.

Aplikasi mikro-robot mampu mencapai titik-titik zona berisiko di lingkungan bencana dan melacak tanda-tanda kehidupan melalui sensor-sensor infra-merah. Mikro-robot melaksanakan desain-desain seperti penambangan jarak jauh atau riset agrikultur. Atau robot-robot militer Angkatan Laut (U.S. Naval) yang mampu mengemudi atau menyerang kapal musuh (Brad Lendon / CNN, 12/10/2014)

Selama ini, ‘swarm-robotics’ (swarmbots) merupakan sistem koordinasi dan komunikasi robot-robot yang otonom, mampu berkomunikasi dan beroperasi atau bekerja dari ilham cara-kerja biologis semut, lebah, cacing, rayap, dan lain-lain. Teknologi robot ini diilhami oleh sistem alamiah suatu lingkungan yang terdiri dari banyak individu atau unsur, namun terkoordinasi satu-sama lain guna melaksanakan tugas tertentu (T.Abinaya, 2017:1).

Tantangan aplikasi teknologi ‘swarmbots’ (collection of cooperating robots), tulis K.S.Patnaik et al (2007:1), bagaimana satu sistem sibernetik mampu mengendalikan tindakan-tindakannya dalam suatu lingkungan keras, tidak ramah, dan sulit (hostile environment). Jadi, sistem koordinasi interaksi beragam robot satu sama lain dan robot-robot itu dengan lingkungannya, bukan hal mudah. 

Baru-baru ini, hasil riset kolaborasi ahli-ahli biomedis asal Duke University di Amerika Serikat (AS) dan ahli asal Shenzhen Institute of Advanced Technologies di Tiongkok  menciptakan satu platform ‘swarmbots’ guna menghasilkan obat-obat biologis. Hasil riset para ahli itu dirilis oleh jurnal Nature Chemical Biology (Zhuojun Dai, Anna J. Lee, Stefan Roberts, Tatyana A. Sysoeva, Shuqiang Huang, Michael Dzuricky, Xiaoyu Yang, Xi Zhang, Zihe Liu, Ashutosh Chilkoti, Lingchong You, “Versatile biomanufacturing through stimulus-responsive cell–material feedback”, Nature Chemical Biology, 2019).

Proyek riset itu didanai oleh U.S. Army Research Officer (W911NF-14-1-0490) di AS, National Institutes of Health (R01-GM098642 dan R35GM127042) di AS, Office of Naval Research (N00014-12-1-0631) di AS, Beijing Municipal Natural Science Foundation (5182017) di Tiongkok dan David and Lucile Packard Fellowship.

Platform baru hasil karya-cipta para ahli itu merupakan pabrik-bios (biomanufacturing) yang menggunakan bakteri yang mudah pecah dan satu kapsul yang menyusut guna menghasilkan protein-protein tertentu. Jadi, platform ‘swarmbots’ baru itu dapat membuat obat biologis yang menggunakan bakteri hasil rekayasa khusus.

Dua unsur pokok platform itu yakni (1) bakteri hasil rekayasa (swarmbots)—sarana ‘indera’ kepadatan pasangannya di dalam wadahnya; (2) bahan biologis (biomaterial)—satu kapsul berpori yang dapat tumbuh dan menyusut, jika terjadi perubahan populasi bakteri (kandungan kimianya); saat menyusut, kapsul itu memeras protein-target yang dibuat oleh bakteri kaptifnya. Platform ini memudahkan para peneliti menciptakan, menganalisis memurnikan keragaman biologi yang digunakan dalam pabrik-bio skala kecil. (Science Daily, 17/9/2019).

Teknologi baru itu diciptakan oleh Profesor Lingchong You, ahli rekayasa biomedis pada Duke University di Amerika Serikat (AS) dan Associate Professor Zhuojun Dai pada Shenzhen Institute of Advanced Technologies di Tiongkok. Zhuojun Dai adalah mantan mahasiswa post-doctoral pada Duke University di AS. Teknologi karya-cipta keduanya itu memperlihatkan cara platform barunya menggunakan komunikasi antara ‘swarmbots’ dan kapsulnya guna menghasilkan produksi serba-guna, analisis dan pemurnian beragam protein dan protein-protein kategori rumit. (Science Daily, 17/9/2019).

“Our first study essentially showed one-way communication, where the cells could sense the environment within the capsule but the environment didn't react to the cells. Now, we have two-way communication -- the engineered swarmbots can still sense their density and their confinement, but we have introduced a material that can respond when the bacterial population inside it changes. It's like the two components are talking to each other, and collectively they give you very dynamic behavior,” papar Profesor Lingchong You. (Duke University, 17/9/2019).

Selama ini, bakteri lazim digunakan untuk membuat produk biologis seperti vaksin, terapi gen dan protein hasil sintetik bahan biologis. Saat ini, proses pabrik-bio ini melibatkan cara-cara canggih misalnya pembiakan sel, isolasi protein dan pemurnian protein yang harus efisien dan efektif serta pembiayaannya tidak mahal.

“It's a very compact process. You don't need electricity, and you don't need a centrifuge to produce and isolate these proteins. It makes this a good platform for biomanufacturing. You have the ability to produce a certain type of medicine in a very compact format at a low cost, and it's easy to deliver. On top of that, this platform offers an easy way to produce multiple proteins simultaneously,” ungkap Profesor Lingchong You. (Duke University, 17/9/2019).

Riset kolaborasi dan penulisan karya ilmiah para ahli itu melibatkan : (1) Zhuojun Dai asal Department of Biomedical Engineering, Duke University, Durham, NC, AS, dan Shenzhen Institute of Synthetic Biology, Shenzhen Institutes of Advanced Technology, Chinese Academy of Sciences, Shenzhen, Guangdong, Tiongkok; (2) Anna J. Lee asal Department of Biomedical Engineering, Duke University, Durham, NC, AS; (3) Stefan Roberts asal Department of Biomedical Engineering, Duke University, Durham, NC, AS; (4) Tatyana A. Sysoeva asal Department of Biomedical Engineering, Duke University, Durham, NC, AS;

Ahli-ahli lainnya yang terlibat dalam penulisan karya ilmiah itu yakni (5) Xiaoyu Yang asal School of Life Sciences, Peking University, Beijing, Tiongkok; (6) Xi Zhang asal Shenzhen Institute of Synthetic Biology, Shenzhen Institutes of Advanced Technology, Chinese Academy of Sciences, Shenzhen, Tiongkok; (7) Zihe Liu asal College of Life Science and Technology, Beijing University of Chemical Technology, Beijing, Tiongkok; (8) Ashutosh Chilkoti asal Department of Biomedical Engineering, Duke University, Durham, NC, AS; (9) Lingchong You asal Department of Biomedical Engineering, Duke University, Durham, NC, AS dan Center for Genomic and Computational Biology, Duke University, Durham, NC, AS dan Department of Molecular Genetics and Microbiology, Duke University School of Medicine, Durham, NC, AS.

“We were able to use seven versions of our microbial swarmbots, each of which was programmed to produce a different enzyme. Usually, to produce a metabolic pathway you'd need to balance the supply chain, which could involve upregulating the expression of one enzyme and downregulating the expression of another. With our platform you don't need to do that, you just need to set the correct ratio of swarmbots. This technology is incredibly versatile. That's a capability we want to take advantage of,” papar Profesor Lingchong You. (Duke University, 17/9/2019). 

Oleh :Servas Pandur