ロボット工学: 人間の細胞から作られた小さな生きたロボットが科学者を驚かせた

この研究は木曜日に出版されました。 先端科学ジャーナル。

研究者らは、年齢や性別が異なる匿名のドナーから得た、気管または気管から採取した成人の細胞を使用した。 研究論文の共著者であるギゼム氏は、研究者らがこの種の細胞に注目したのは、コロナウイルスや肺疾患に関する研究のため比較的入手が容易であり、さらに重要なことに、科学者らが細胞の運動性を高めると信じている特徴があるためだと述べた。 グモスカヤさんはタフツ大学の博士課程の学生。

気管細胞は繊毛と呼ばれる毛のような突起で覆われており、前後に波打っています。 これらは通常、気管支細胞が肺の気道に入る小さな粒子を押し出すのを助けます。 これまでの研究では、細胞が研究で広く使用されている細胞の塊であるオルガノイドを形成できることも示されています。

ゴモスカヤ教授は、気管細胞の化学組成と成長条件を実験し、オルガノイド上で繊毛が外側を向くように促す方法を発見した。 正しい基質が見つかると、数日後には器官が動くようになり、繊毛がパドルのように機能するようになりました。

「1日目、2日目、4日目、5日目には何も起こりませんでしたが、生物学では通常そうであるように、7日目頃には急速な好転が見られました」と彼女は言いました。 「まるで花が咲いたようでした。7日目には繊毛がひっくり返り、外側に出ました。

「私たちの方法では、各ロボットは単一の細胞から成長します。」

この自己組織化がユニークな点です。 生物学的ロボットは他の科学者によって作られたが、型とその上に生息する種細胞を作って手作りしたものだとレバイン氏は語った。

さまざまな形状とサイズ

チームが作成したロボットは同一ではありませんでした。

球形で完全に繊毛で覆われたものもあれば、フットボールの形で不規則に繊毛で覆われているものもあった。 研究に関するプレスリリースによると、彼らはまた、さまざまな方法で移動した。あるものは直線で、あるものは狭い円を描き、他のものは座って体を揺らしたという。 それらは実験室条件下で最大 60 日間生存しました。

レバイン氏とゴモスカヤ氏は、この最新の研究で説明されている実験はまだ初期段階にあるが、目標はロボットが医療に応用できるかどうかを確認することだと述べた。 そのような応用が可能かどうかを確認するために、研究者らは、損傷を模倣するために「傷を付けた」実験皿の中で成長させた人間のニューロンの上をロボットが移動できるかどうかを調べた。

研究者らは、ロボットがニューロンの損傷領域での成長を促進するのを見て驚いたが、なぜそうなるのかはまだ理解していない。 この研究は治癒メカニズムを示しました。

ドイツのフライブルク大学フライブルク・インタラクティブ材料・バイオテクノロジーセンターのグループリーダー、ファルク・タウバー氏は、この研究はバイオロボットをさまざまな仕事に使用し、さまざまな形状に加工する将来の取り組みの基礎を提供したと述べた。

研究には関与していないタウバー氏は、ロボットが「驚くべき行動」を示し、特に人間のニューロンの傷をすり抜けて移動し、最終的にニューロンを停止させた場合にそうだと述べた。

患者自身の細胞からこれらの構造を作成できるということは、研究室で、そしておそらく最終的には人間の体内での多様な応用を示唆している、と彼は述べた。