人間の気管細胞から作られた小さなバイオマシン「アントロボット」をご紹介します

ゼノボット（生物細胞から作られたロボットの新しい分類）は、わずか数年で理論から現実へと進化しました。この概念を最初に提案してから間もなく、研究者はカエルの胚から材料を採取し、2020年に最初の多細胞バイオボットを作成することに成功しました。ゼノボットは最初から、移動、データの記録、材料の収集、自己修復、さらには自然に分解されるまでの数世代にわたる複製さえ可能でした。

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電子機器やその他の金属部品で作られたロボットという典型的なイメージとは異なり、バイオ有機ロボットは、遺伝子組み換え細胞や誘導細胞を組み合わせて、もとの体内では自然には発生しない形態にすることが多い。当初、研究チームは、両生類由来のゼノボット以外の種にこの手法を適用できるかどうかわからなかった。彼らの疑問に対する答えはすでに出ている。研究者たちは現在、「アントロボット」、つまり人間の気管細胞から作られた生物学的機械へと進歩しているのだ。

木曜日に『Advanced Science』誌に掲載された新しい研究で詳述されているように、人型ロボットは遺伝子組み換えを必要とせずに成人の人間の細胞から作ることができるだけでなく、すでに先祖である異種ロボットよりも医学的に有望であることが証明されている。

「私たちは、細胞が体内のデフォルトの機能を作り出す以外に何ができるのかを調べたかったのです」と、博士課程の学生で研究の共著者でもあるギゼム・グムスカヤ氏は11月30日の発表で説明した。「細胞間の相互作用を再プログラムすることで、石やレンガを壁やアーチ、柱などのさまざまな構造要素に配置できるのと同じように、新しい多細胞構造を作り出すことができます。」

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11月30日の発表によれば、ゼノボットの形成にはピンセットとメスを使った面倒な作業が必要だった。対照的に、アントロボットは実験室の皿の環境で自己組織化が可能で、胚細胞ではなく成体から採取される。

ロボットはそれぞれ、肺の気道から粒子を掃き出す役割を果たす腕のような繊毛で覆われた、提供された単一の気管細胞から始まりました。研究者は、以前の研究でランダムにオルガノイドと呼ばれる球状構造物を作成することが示されている細胞の成長を研究室で設計しました。その後、これらのオルガノイドは、移動用のパドルとして機能する外向きの繊毛を形成するように注意深く調整されました。気管細胞のバリアントを使用することで、追加の人工組織の構築を支援するなど、ロボットのさまざまな機能が提供されました。複数のオルガノイドを単一の構造に組み合わせると、研究者が「スーパーボット」と呼ぶ大きなクラスターが作成されました。

しかし、人型ロボットのすべての機能の中でも、最も有望なのは、エンジニアたちを驚かせた機能だ。研究室のペトリ皿内で培養された追加の人間のニューロンの層の上を通過すると、人型ロボットは表面を引っ掻き、新たな成長を促した。

「正常な患者の気管細胞が、DNAを改変することなく、自ら移動し、損傷部位全体でニューロンの成長を促進できることは、非常に興味深く、まったく予想外のことです」と、以前ゼノボットの設計に携わったタフツ大学の生物学教授で、この研究の共著者であるマイケル・レビン氏は木曜日の発表で述べた。「私たちは現在、治癒メカニズムがどのように機能するかを調べており、これらの構造物が他に何ができるかを検討しています。」

研究者がロボットの機能と可能性について理解を深めるにつれ、研究チームはバイオマシンを幅広いシナリオに展開できると考えている。ロボットの群れは、脊髄や網膜神経の損傷を修復したり、癌細胞の増殖を特定したり、身体の特定の部位に薬を塗布したりできると仮説されている。