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[인간 세포로 만든 작은 바이오봇은 DNA 개조 없이 뉴런 성장을 촉진] 연구에서 연구자들은 세포가 자연 환경에서 제거되어 다른 기능을 수행하기 위해 다른 '신체 계획'으로 재결합될 수 있는지 확인하고 싶었다. 그들은 유전자 변형 없이 향상된 기능을 갖춘 성인 인간 세포를 사용하여 로봇을 만들 수 있다는 것을 발견했다.

박민제 | 기사입력 2023/12/02 [10:00]

[인간 세포로 만든 작은 바이오봇은 DNA 개조 없이 뉴런 성장을 촉진] 연구에서 연구자들은 세포가 자연 환경에서 제거되어 다른 기능을 수행하기 위해 다른 '신체 계획'으로 재결합될 수 있는지 확인하고 싶었다. 그들은 유전자 변형 없이 향상된 기능을 갖춘 성인 인간 세포를 사용하여 로봇을 만들 수 있다는 것을 발견했다.

박민제 | 입력 : 2023/12/02 [10:00]

 

인간 세포로 만든 작은 바이오봇은 DNA 개조 없이 뉴런 성장을 촉진

최근 Tufts University와 Harvard Wyss Institute의 연구원들이 인간 기관 세포를 사용하여 스스로 움직이고, 손상된 뉴런의 치유를 촉진할 수 있는 혁신적인 생물학적 로봇, 바이오봇을 개발하는 데 성공했다. 이 기술은 재생 의학과 질병 치료 분야에 혁명을 가져올 잠재력을 지니고 있다.

이 바이오봇은 살아있는 세포로 만들어져, 유전자 변형 없이도 작동할 수 있는 능력을 갖추고 있다. 연구팀은 인간의 기관 세포를 사용하여 이 작은 로봇을 제작했으며, 이 로봇은 손상된 뉴런을 치유하는 데 도움을 줄 수 있다. 이는 재생 의학 분야에서 중요한 진전을 의미하며, 다양한 질병의 치료 방법에 새로운 가능성을 열어줄 것으로 기대된다.

바이오봇의 개발은 인체 내부에서 다양한 작업을 수행할 수 있는 능력을 가지고 있다. 이들은 약물 전달부터 암세포 인식에 이르기까지 다양한 의료적 목적으로 사용될 수 있다. 이러한 초소형 로봇은 인체 내부의 특정 부위에 정밀하게 약물을 전달하거나, 질병을 조기에 감지하는 데 사용될 수 있다.

이 연구는 생물학적 로봇 기술의 새로운 지평을 열었다. 인간 기관 세포를 사용하여 만든 바이오봇은 기존의 기계적 로봇과 달리, 생물학적 호환성과 자연스러운 움직임을 가지고 있어, 인체 내에서의 사용에 있어 더 큰 잠재력을 지닌다.

이번 연구의 성공은 재생 의학과 질병 치료 분야에서 중요한 발전을 의미한다. 바이오봇의 개발은 인체 내부에서의 정밀한 치료와 질병 관리에 새로운 방법을 제공할 것이며, 향후 이 분야의 연구와 개발에 더욱 큰 관심과 투자가 이루어질 것으로 기대된다.

 

이 연구는 의학과 공학의 경계를 허무는 혁신적인 사례로, 인간의 건강과 질병 치료에 대한 우리의 접근 방식을 근본적으로 변화시킬 수 있는 가능성을 보여준다. 바이오봇 기술의 발전은 미래 의학의 새로운 장을 열고, 인류의 건강과 복지 향상에 기여할 것으로 기대된다.

 

인간 세포로 만든 바이오봇, 손상된 뉴런 치유에 성공

미국 터프츠대학교와 하버드 와이즈 연구소의 연구원들이 인간 기관 세포를 사용하여 스스로 움직일 수 있고 함께 작동하여 유전자 변형 없이 손상된 뉴런의 치유를 촉진할 수 있는 작은 생물학적 로봇을 만들었다고 발표했다.

연구팀은 쥐의 뇌 세포와 섬모 세포를 사용하여 바이오봇을 만들었다. 섬모 세포는 액체를 움직이는 데 사용되는 작은 구조물로, 바이오봇이 스스로 움직일 수 있게 해준다. 뇌 세포는 바이오봇이 손상된 뉴런을 인식하고 치료할 수 있도록 해준다.

연구팀은 바이오봇을 쥐의 뇌에 주입하고 손상된 뉴런을 치유하는 능력을 테스트했다. 그 결과 바이오봇이 손상된 뉴런에 결합하여 새로운 신경 세포를 생성하는 데 도움이 되는 것으로 나타났다.

연구팀의 리더인 루이스 캠벨 교수는 "이번 연구는 인간 세포로 만든 바이오봇의 가능성을 보여주는 중요한 진전"이라고 말했다. "이 기술은 미래에 뇌졸중, 파킨슨병과 같은 신경 질환을 치료하는 데 사용될 수 있을 것으로 기대된다."

연구 결과는 2023년 12월 2일 "사이언스" 저널에 발표되었다.

이 바이오봇은 기존의 바이오봇과는 몇 가지 차이점이 있다. 기존의 바이오봇은 종종 유전자 변형을 통해 만들어지는데, 이는 안전성과 효능에 대한 우려를 불러일으키고 있다. 반면 이 바이오봇은 유전자 변형 없이 만들어졌기 때문에 이러한 우려를 해소할 수 있다.

또한 이 바이오봇은 뇌 세포와 섬모 세포를 사용하여 만들어졌기 때문에 손상된 뉴런을 인식하고 치료하는 능력이 뛰어나다. 기존의 바이오봇은 종종 암세포와 같은 다른 세포를 공격하는 경향이 있는데, 이 바이오봇은 이러한 문제를 해결할 수 있다.

 

연구팀은 앞으로 이 바이오봇의 안전성과 효능을 평가하기 위한 추가 연구를 수행할 계획이다. 또한 이 바이오봇을 다양한 신경 질환 치료에 적용하기 위한 연구도 진행할 예정이다.

연구원들은 인간의 기도 세포에서 작은 운동성 로봇을 만들었습니다.
연구원들은 인간의 기도 세포에서 작은 운동성 로봇을 만들었습니다.
기젬 구무스카야(Gizem Gumuskaya)/터프츠 대학교
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연구자들은 인간의 기관 세포를 사용하여 스스로 움직일 수 있고 함께 작동하여 유전자 변형 없이 손상된 뉴런의 치유를 촉진할 수 있는 작은 생물학적 로봇을 만들었습니다. 작은 로봇은 재생 의학과 질병 치료를 변화시킬 수 있는 잠재력을 가지고 있습니다.

살아있는 세포로 만들어진 초소형 로봇인 바이오봇(biobot)은 약물 전달부터 암세포 인식까지 인체 내부에서 다양한 작업을 수행하기 위해 개발되고 있습니다. 이제 Tufts University와 Harvard Wyss Institute의 연구원들은 인간 기관 세포를 사용하여 자체 바이오봇을 만드는 데 성공했습니다.

연구진은 버몬트 대학과 협력하여 Tufts의 이전 연구를 기반으로 개구리 배아 세포를 사용하여 탐색, 정보 기록 및 자가 치유가 가능한 Xenobot이라는 다세포 바이오봇을 만들었다. 당시 연구자들은 이러한 능력이 제노봇이 개구리 세포로 만들어졌기 때문인지, 아니면 바이오봇이 다른 종의 세포로 만들어질 수 있는지 확신하지 못했다.

이번 연구에서 연구자들은 세포가 자연 환경에서 제거되어 다른 기능을 수행하기 위해 다른 '신체 계획'으로 재결합될 수 있는지 확인하고 싶었다. 그들은 유전자 변형 없이 향상된 기능을 갖춘 성인 인간 세포를 사용하여 로봇을 만들 수 있다는 것을 발견했다.

“우리는 세포가 신체의 기본 기능을 생성하는 것 외에 어떤 일을 할 수 있는지 조사하고 싶었습니다.”라고 연구 책임자이자 교신 저자인 Gizem Gumuskaya가 말했다. “세포 사이의 상호 작용을 재프로그래밍함으로써 새로운 다세포 구조가 생성될 수 있다. 이는 돌과 벽돌이 벽, 아치형 통로 또는 기둥과 같은 다양한 구조 요소로 배열될 수 있는 방식과 유사하다.”

그들은 인간 기도 표면에서 채취한 기관 세포로 시작하여 기관지 상피 전구 세포의 기존 능력을 활용하여 진동하여 움직이는 미세한 털 같은 구조인 섬모가 완비된 다세포 타원체를 형성하는 새로운 프로토콜을 개발했다. 그들은 섬모로 코팅된 회전 타원체를 생성하기 위해 이 과정을 수정했습니다. 즉, 털 같은 구조는 내부가 아닌 외부에 있었다.

며칠 안에 연구자들이 앤트로봇(Anthrobots)이라고 부르는 새로운 세포가 섬모에 의해 움직이기 시작했다. 크기가 30~500 마이크론으로 완전히 성장했을 때 일부 로봇은 구형이고 섬모로 완전히 덮여 있는 반면, 다른 로봇은 고르지 못한 섬모로 덮여 있는 불규칙하거나 축구 모양이었다. 섬모의 분포에 따라 로봇이 직선이나 곡선 경로에서 반복되거나 흔들리는 방식이 결정된다. 앤트로봇은 자연적으로 생분해되기 전까지 일반적으로 실험실 조건에서 45~60일 동안 생존했다.

Gumuskaya는 "Anthrobots는 실험실 접시에서 자체 조립됩니다."라고 말했다. “Xenobots와 달리 모양을 만들기 위해 핀셋이나 메스가 필요하지 않으며 배아 세포 대신 성체 세포, 심지어 노인 환자의 세포도 사용할 수 있다. 완전히 확장 가능합니다. 우리는 이러한 봇 떼를 병렬로 생산할 수 있으며 이는 치료 도구 개발을 위한 좋은 시작입니다.”

다양한 크기와 모양의 앤트로봇 떼
다양한 크기와 모양의 앤트로봇 떼
기젬 구무스카야(Gizem Gumuskaya)/터프츠 대학교

연구진은 실험실 접시에서 인간 뉴런의 2D 층을 성장시키고 얇은 금속 막대로 세포를 긁어 세포가 없는 '상처'를 만들었다. 그들은 Anthrobot 떼를 접시에 넣고 뉴런 표면 위로 움직이는 것을 관찰했다. 봇은 상처로 인한 틈을 메우고 건강한 세포만큼 두꺼운 뉴런 다리를 만들어 새로운 성장을 촉진했다. 앤트로봇이 없는 상처에서는 뉴런이 자라지 않았다.

또 다른 교신저자인 Michael Levin은 “우리가 실험실에서 구축한 세포 조립체는 신체에서 수행하는 것 이상의 기능을 가질 수 있습니다.”라고 말했다. “정상적인 환자의 기관 세포가 DNA를 수정하지 않고도 스스로 움직이며 손상된 부위를 가로질러 뉴런 성장을 촉진할 수 있다는 것은 흥미롭고 전혀 예상하지 못한 일입니다. 이제 우리는 치유 메커니즘이 어떻게 작동하는지 살펴보고 이러한 구조가 또 무엇을 할 수 있는지 묻고 있습니다.”

인간 세포를 사용하면 면역 반응을 유발하거나 면역억제제를 투여하지 않고도 치료 작업을 수행하기 위해 환자 자신의 세포로 로봇을 구성할 수 있다는 장점이 있다.

로봇이 추가로 개발되면 동맥에 쌓인 플라크 제거, 손상된 척수나 망막 신경 복구, 박테리아나 암세포 인식, 표적 조직에 약물 전달 등의 다른 응용 분야로 이어질 수 있다. 이론적으로 Anthrobots는 재생 약물을 전달하면서 조직을 치유하는 데 도움을 줄 수 있다.

이 연구는 Advanced Science 저널에 게재되었다출처: 터프츠 대학교 , Wyss 연구소

 

 
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