인간 세포로 만든 작은 인류 로봇이 신체 치료에 도움이 될 수 있다

자체 추진 오가노이드는 실험실에서 신경 조직을 복구하고 언젠가 질병을 찾아내거나 약물을 전달할 수 있습니다.

 

미래의 의학에서는 환자 자신의 세포로 만들어진 분자 의사가 암을 찾아내고, 손상된 조직을 복구하고, 심지어 혈관에서 플라크를 제거할 수도 있습니다. 연구자들은 이제 그 비전을 향해 한 걸음 더 나아갔습니다. 그들은 기관 세포를 유도하여 작은 부속물로 스스로 추진할 수 있는 오가노이드라고 불리는 조직화된 그룹을 형성했습니다. 실험실에서 상처 입은 뉴런에 이 인류 로봇을 추가하면 뉴런이 스스로 복구하는 데 도움이 됩니다.

 

과학 학술지에 보고된 이 연구는 "놀랍고 획기적인 것"이라고 카네기 멜런 대학교의 조직 엔지니어이자 연구에 참여하지 않은 사이 찰리 렌은 "이러한 생체 장치의 개발은 맞춤형 의료의 길을 열어준다"라고 말했습니다.

 

터프츠 대학교의 발생생물학자이자 새로운 연구의 리더인 마이클 레빈은 4년 전에 그의 첫 번째 살아있는 로봇을 만들었습니다. 그와 그의 동료들은 아프리카 발톱개구리의 배아 심장과 피부 세포를 꿰매어 앞뒤로 움직이는 작은 털인 섬모가 있는 유기체를 만들어 기어다니고 헤엄칠 수도 있게 했습니다. 이번 연구에 참여하지 않은 매사추세츠 공과대학의 합성 생물학자인 론 와이즈는 세포가 스스로는 절대 할 수 없는 일을 하도록 지도할 수 있다는 것을 보여주었습니다"라고 말합니다.

 

이는 좋은 첫 번째 단계였지만 인간의 면역 체계는 그러한 양서류 기반 바이오 로봇을 거부할 것입니다. 그래서 새로운 연구에서 레빈의 대학원생인 기젬 구무스카야는 성인 인간의 기관에 늘어선 세포로 시작했습니다. 이 세포는 또한 섬모를 자랑하며, 연구자들은 유기체에 동력을 공급하고 이동시키기 위해 부속지를 작은 노로 활용하기를 바랐습니다.

 

구무스카야는 인간 기관의 환경과 유사한 쥐 조직으로 만든 3D 비계에 개별 기관 세포를 넣었습니다. 2주 후, 세포는 증식하여 작은 구체를 형성했지만 섬모는 이 구체 안에 있었기 때문에 이동에 쓸모가 없었습니다. 그래서 연구자들은 세포를 특수 욕조에 담갔고, 그 액체 특성으로 인해 섬모가 꺼졌습니다.

 

생성된 오가노이드는 동일한 DNA를 가지고 있음에도 불구하고 크기와 모양이 다릅니다. 원형 또는 직사각형일 수 있으며 100~1000개의 셀로 구성됩니다. 가장 큰 것은 양귀비 씨 정도의 크기입니다. 섬모는 외부 표면 전체에 퍼져 있거나 별개의 패치로 모여 있을 수 있습니다. 구무스카야는 "지문과 마찬가지로 두 개가 동일하지 않습니다"라고 말합니다.

 

그녀와 레빈은 이러한 특성이 세포가 매트릭스에 정착하는 위치와 액체 욕조의 물이 얼마나 많은지에 따라 크게 좌우된다고 생각합니다. 섬모의 모양, 크기 및 위치는 유기체가 직선으로 움직이는지, 원으로 움직이는지, 아니면 단순히 흔들리는지 결정하는 데 도움이 됩니다. 이러한 인류 로봇이 인간 조직과 상호 작용할 수 있는지 여부를 파악하기 위해 레빈의 연구팀은 신경계의 상처 치유를 평가하는 잘 확립된 방법을 사용했습니다. 연구자들은 실험실 접시에서 신경 세포 시트를 성장시키고 시트를 긁어 감아줍니다.

 

구무스카야가 이 실험실 접시에 인류 로봇 클러스터를 추가했을 때 유기체는 스크래치 위아래로 움직였습니다. 그러자 놀랍게도 인류 로봇이 자리를 잡은 상처 부위에 신경 조직 다리가 형성되어 부상이 치료되었습니다. 전분이나 실리콘과 같은 무생물 물질은 긁힘에 아무런 영향을 미치지 않는다고 레빈은 말합니다. 그는 살아있는 조직으로서 인류 로봇이 다른 쪽이 있는 스크래치 감각의 한쪽에 있는 신경 세포를 도와 새로운 성장을 시작할 수 있다고 생각합니다.

 

이 연구는 신경 질환과 신경 및 척수 손상을 치료하는 기술을 활용하는 것을 목표로 하는 어메이징 랩스라는 생명공학 스타트업에서 부분적으로 자금을 지원받았습니다. 회사의 관리 파트너인 토마스 시리토는 또한 화상 치료를 돕기 위해 인류 로봇을 적용하는 것을 계획하고 있습니다.

 

캘리포니아 대학교 샌프란시스코 캠퍼스의 병리학자인 렌과 월터 핑크바이너는 인류 로봇을 오염 물질, 신약 및 발암 물질에 대한 검사 도구로 사용할 수 있는 가능성을 확인했습니다. 과학자들은 오가노이드가 여전히 움직이고 있는지에 따라 오가노이드가 여전히 살아 있고 건강한지 쉽게 모니터링할 수 있습니다. 핑크바이너는 "연구하고 싶은 모든 것에 대해 처리량이 높은 스크리닝을 수행할 수 있습니다"라고 말합니다.

 

스템셀 테크놀로지스(주)의 줄기 생물학자인 살바토레 심미니는 인류 로봇이 바이러스 감염의 영향을 테스트하고 잠재적인 항바이러스 약물이 이러한 영향에 대응하는지 여부를 결정하는 데도 도움이 된다고 말합니다. 그의 팀은 작년에 유사한 유기체를 기술했습니다.

 

와이즈는 연구자들이 항암제 전달과 같은 원하는 기능을 위해 게놈을 수정함으로써 이러한 오가노이드의 잠재력을 향상시킬 수 있다고 생각합니다. 레빈은 인류 로봇 전달 차량이 기존 약물보다 독성이 낮고 이식형 장치보다 면역체계를 악화시킬 가능성이 적다고 지적합니다. 그는 심지어 약물과 이식형 장치에는 부족한 인류 로봇의 잠재적인 감지 및 기억 능력을 활용하여 신체의 건강 상태를 모니터링하는 것을 구상하고 있습니다. 다른 많은 잠재적인 용도가 존재한다고 시리토는 말합니다. 생물학은 당신이 기대하는 것보다 훨씬 더 많은 일을 할 수 있습니다.