배경: 2020년에 발표된 연구에서 터프츠 대학교와 버몬트 대학교(UVM)의 연구원들은 개구리 배아에서 피부 세포를 수확하여 작은 공이 될 때까지 배양했다. 그런 다음 그들은 알고리즘에 따라 구체를 특정 모양으로 조각하고 정확한 위치에 심장 줄기 세포 층을 추가했다.
그들이 끝났을 때, 그들은 개구리 세포로 조립된 "제노봇"을 만들었다. 이 로봇은 설계에 따라 돌아다니고 완전히 새로운 행동을 수행할 수 있었다. 예를 들어 한 종류의 제노봇은 페트리 접시 주위로 펠릿을 밀고 다른 종류는 원을 그리며 회전했다.
공동 수석 연구원인 조슈아 봉가드는 당시 "이것들은 새로운 살아있는 기계"라고 말했다. “그들은 전통적인 로봇도 아니고 알려진 동물 종도 아니다. 이는 새로운 종류의 인공물, 즉 살아 있고 프로그래밍 가능한 유기체이다.”
이러한 생물학적 로봇은 언젠가 인체를 탐색하고, 약물을 전달하고, 수술을 수행하고, 동맥 벽에서 플라크를 제거하는 등의 작업을 수행할 수 있다고 연구팀은 연구에서 가정했다.
2021년에 연구원들은 제노봇을 더 빠르고, 기억력을 갖고, 더 이상 심장 세포가 필요하지 않도록 업데이트했다. 그러나 그룹과 의학에 바이오봇을 사용하려는 꿈 사이에는 여전히 큰 장애물이 있었다. 바이오봇은 개구리 세포로 만들어졌다.
이는 제노봇이 사람에게 면역 반응을 유발할 가능성이 높다는 것을 의미하며, 면역 억제가 이를 방지할 수는 있지만 환자는 감염 위험이 높다.
Anthrobots, 조립: 이 제노봇 연구를 기반으로 터프츠 과학자들은 이제 "Anthrobots"를 개발했다.
이 바이오봇은 성인 인간 세포에서 파생되는데, 이는 환자가 자신의 세포를 사용하고 면역 반응을 유발하는 것을 피할 수 있음을 의미한다. 바이오봇은 실험실에서 약 45~60일이 지나면 재생산 및 생분해되지 않으므로 환자에 대한 위험이 더욱 줄어든다.
Anthrobots은 이전 모델보다 만들기도 더 쉽다.
연구 공동저자인 기젬 구무스카야(Gizem Gumuskaya)는 “Anthrobots은 실험실 접시에서 자가 조립된다.”라고 말했다. "제노봇과 달리 모양을 만들기 위해 핀셋이나 메스가 필요하지 않으며 배아 세포 대신 성체 세포, 심지어 노인 환자의 세포도 사용할 수 있다."
“완전히 확장 가능하다.”라고 그녀는 계속 말했다. "우리는 이러한 로봇 떼를 동시에 생산할 수 있으며 이는 치료 도구 개발을 위한 좋은 시작이다."
작동 방식: Anthrobots을 만들기 위해 연구자들은 사람의 기관 표면에서 채취한 단일 세포로 시작한다. 기관에 있는 이러한 세포는 "섬모"라고 불리는 작은 털 모양의 구조로 자연적으로 덮여 있으며, 이는 숨을 쉬는 입자를 폐 밖으로 유지하는 데 도움이 된다.
그런 다음 이 단일 세포를 인간의 기관과 유사한 환경에 배치하고 2주 동안 성장하고 증식하도록 허용한다.
그 시점에서 터프츠 팀은 모든 섬모가 내부에 있는 구형 세포 덩어리만 가지고 있으므로 머리카락과 같은 구조가 외부로 이동하도록 하는 용액에 이를 배치한다. 며칠 내에 섬모는 노처럼 행동하기 시작하여 페트리 접시에서 anthrobot을 추진한다.
신경 조직의 "상처"를 통해 이동하는 anthrobot. 크레딧: Gizem Gumuskaya
두 Anthrobots이 정확히 똑같지는 않지만 터프츠 팀은 그들이 스스로를 특정 범주로 모으는 경향이 있음을 발견했다. 일부는 구형이고 섬모로 덮여 있으며 제자리에서 크게 꿈틀거렸다. 다른 것들은 축구 모양이고 섬모 조각이 있어서 더 오랫동안 수평으로 움직이는 경향이 있었다.
이러한 다양한 모양과 기능은 미래의 다양한 치료법에 잠재적으로 도움이 될 수 있다.
신경 복구: 작은 바이오봇을 테스트하기 위해 터프츠 팀은 페트리 접시에 2D 뉴런 층을 만든 다음 금속 막대로 긁었다. 그런 다음 그들은 "상처" 부분에 조밀하게 집중된 인류 로봇을 배치한다.
놀랍게도 그들의 존재는 치유를 촉진하는 것처럼 보였다. 새로운 뉴런은 인류로봇 아래에서 성장했지만 발견되지 않은 틈에서는 성장하지 않았다.
터프츠의 재생 및 발달 생물학 센터 소장인 연구 책임자인 마이클 레빈(Michael Levin)은 "정상적인 환자의 기관 세포가 DNA를 변형하지 않고 스스로 움직이고 손상된 영역을 가로질러 뉴런 성장을 촉진할 수 있다는 것은 흥미롭고 전혀 예상하지 못한 일이다"라고 말했다.
"우리는 이제 치유 메커니즘이 어떻게 작동하는지 살펴보고 이러한 구조가 또 무엇을 할 수 있는지 묻고 있다."고 그는 계속했다.
