재생 의학에 대한 잠재적인 돌파구에서 과학자들은 번식할 수 있는 최초의 살아있는 로봇을 만들었습니다.

Xenobots 3.0이라고 하는 밀리미터 크기의 살아있는 기계는 전통적인 로봇이나 일종의 동물이 아니라 프로그래밍 가능한 생물체입니다.

미국 팀이 만든 컴퓨터 공학 유기체인 개구리 세포로 만든 팩맨 모양의 '입' 안에 개별 세포를 모아 부모처럼 보이고 움직이는 '아기'를 방출합니다.

자가 복제 생체 로봇은 외상성 부상, 선천적 기형, 암, 노화 등에 대한 보다 직접적이고 개인화된 약물 치료를 가능하게 할 수 있습니다.

Xenobots 3.0은 수백 개의 개별 세포를 수집하고 압축하여 팩맨 형태로 입에서 방출되는 '아기'로 조립할 수 있습니다.

제노봇이란 무엇입니까?

제노봇은 전통적인 로봇이나 알려진 동물 종이 아니라 살아있는 프로그래밍 가능한 유기체입니다.

그들은 아프리카 개구리 종인 Xenopus laevis의 줄기 세포로 만들어졌습니다.

그 모양은 여러 세대에 걸쳐 복제될 수 있도록 컴퓨터에 의해 설계되었습니다.

과학에 알려진 어떤 동물이나 식물도 이런 방식으로 복제하지 않습니다.

제노봇은 지능적인 약물 전달을 위해 컴퓨터로 설계된 유기체를 개발하는 데 도움이 될 것입니다.

Xenobots는 Tufts University와 University of Vermont(UVM)의 생물학자와 컴퓨터 과학자의 작품으로, 새로운 연구에서 그들의 생성을 자세히 설명했습니다.

제노봇 3.0은 2020년 최초의 살아있는 로봇으로 보고된 오리지널 제노봇과 섬모라고 불리는 머리카락 같은 '다리'를 이용해 자체 추진할 수 있고 기억을 담는 능력이 있는 제노봇 2.0을 잇는다.

'걷는 제노봇을 발견했습니다. 

수영하는 제노봇을 찾았습니다. 

그리고 이제 이 연구에서 우리는 운동학적으로 복제하는 Xenobots를 발견했습니다.

"우리는 이전에 알려지지 않은 이 공간이 살아있는 유기체 또는 시스템 내에 존재한다는 것을 발견했으며 그것은 광대한 공간입니다."

팀에 따르면 Xenobot은 스마트 약물 전달을 위해 컴퓨터로 설계된 유기체를 개발하는 데 도움이 될 것입니다.

터프츠 대학교의 마이클 레빈은 "세포 모음에 우리가 원하는 일을 하도록 지시하는 방법을 안다면 궁극적으로 재생 의학이 외상성 부상, 선천적 기형, 암 및 노화에 대한 해결책"이라고 말했습니다.

“이러한 모든 다른 문제는 어떤 세포 그룹이 만들어질지 예측하고 제어하는 ​​방법을 모르기 때문에 여기에 있습니다. 제노봇은 우리를 가르칠 수 있는 새로운 플랫폼입니다.'

AI가 설계한 '부모' 유기체는 공 모양으로 압축된 줄기 세포 옆에 있는 팩맨(빨간색) 모양의 '자식'(초록색)입니다.

2020년에 과학자들은 아프리카 일부 지역에서 발견되는 개구리 종인 Xenopus laevis의 줄기 세포에서 변형된 원래의 컴퓨터 설계 Xenobots를 손으로 만들었다고 밝혔습니다.

줄기세포란?

줄기 세포는 근육 세포에서 뇌 세포에 이르기까지 다양한 세포 유형으로 발달할 수 있는 특별한 인간 세포입니다.

어떤 경우에는 손상된 조직을 복구하는 능력도 있습니다.

줄기 세포는 배아 줄기 세포와 성체 줄기 세포의 두 가지 주요 형태로 나뉩니다.

배아 줄기 세포는 만능이기 때문에 신체의 모든 유형의 세포로 발달할 수 있습니다. 

그들은 다양한 유형의 세포를 생성할 수 있습니다.

성체줄기세포는 골수나 지방과 같은 대부분의 성체 조직에서 발견되지만 체내에서 다양한 세포를 생성하는 능력은 더 제한적입니다.

한편, 유도 만능 줄기 세포(iPSC)는 배아 줄기 세포처럼 보이도록 유전적으로 재프로그래밍된 성체 세포입니다.

모든 조직이나 기관이 될 수 있는 줄기 세포는 개구리 배아에서 수집되어 배양되었습니다.

그런 다음 작은 집게와 훨씬 더 작은 전극을 사용하여 미세외과 의사가 컴퓨터에서 지정한 모양으로 현미경으로 개별 세포를 잘라 붙였습니다.

자연에서 볼 수 없는 신체 형태로 함께 모인 세포는 배아 에너지의 매장량에 힘입어 함께 작동하기 시작했습니다.

당시 그들은 봇이 신체의 한 지점에 직접 약물을 전달하는 것을 포함하여 다양한 작업을 수행하도록 프로그래밍되어 있음을 보여주었습니다.

이 새로운 세대인 Xenobots 3.0은 같은 종의 개구리의 줄기 세포를 사용합니다.

Xenobots 3.0은 수백 개의 개별 세포를 수집하고 압축하여 팩맨 형태로 입에서 방출되는 '아기'로 조립할 수 있습니다.

며칠 후 이 '아기'는 '부모'처럼 보이고 움직이는 새로운 제노봇으로 변합니다.

그런 다음 이 새로운 제노봇은 나가서 세포를 찾고 자신의 복사본을 만들 수 있으며 프로세스가 계속 반복됩니다.

Xenopus laevis 개구리에서 이러한 배아 줄기 세포는 일반적으로 피부로 발달합니다.

"그들은 올챙이 바깥쪽에 앉아 병원균을 막고 점액을 재분배할 것입니다."라고 Levin은 말했습니다.

그러나 우리는 그것들을 새로운 맥락에 두었습니다. 

우리는 그들에게 다세포성을 재발명할 수 있는 기회를 제공합니다.

“이 세포들은 개구리의 게놈을 가지고 있지만 올챙이로 변하는 것에서 해방되어 놀라운 일을 하기 위해 집단 지능인 가소성을 사용합니다.

세 젊은 아프리카 발톱 개구리(Xenopus laevis)의 클로즈업. 이 종의 배아 줄기 세포를 사용하여 '제노봇'을 만들었습니다.

약 3,000개의 세포로 구성된 Xenobot의 부모는 그 자체로 구체를 형성하지만 여러 세대 동안 효과적으로 번식할 수 없습니다.

Tuft's의 Sam Kriegman은 "그들은 아이를 가질 수 있지만 그 이후에는 일반적으로 시스템이 사라집니다. "사실 시스템 자체를 재생산하는 것은 매우 어렵습니다."

그래서 팀은 컴퓨터, 특히 UVM의 Deep Green 슈퍼컴퓨터 그룹의 인공 지능(AI) 알고리즘을 사용했습니다.

알고리즘은 시뮬레이션에서 수십억 개의 신체 모양(삼각형, 사각형, 피라미드, 불가사리)을 테스트하여 복제된 다른 모양을 찾을 수 있었습니다.