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生体ロボット

カエルの幹細胞から生体ロボットが世界で初めて開発 自己再生もする

2020年1月27日(月)17時45分
松岡由希子

プログラム制御可能な生体ロボットが世界で初めて開発された Kriegman, PNAS, 2020

<カエルの幹細胞から作製した生体ロボットが、従来のロボットでも既知の生物でもないまったく新しい人工物として注目を集めている......>

カエルの胚から取り出した幹細胞を用い、人工知能(AI)によって設計された生体ロボットが世界で初めて開発された。プログラム制御可能な生体ロボットという、従来のロボットでも既知の生物でもないまったく新しい人工物として注目を集めている。

カエルの胚から抽出した幹細胞を組み合わせた生体ロボット

米国のバーモント大学やタフツ大学らの共同研究チームは、コンピュータシミュレーションが自動生成した設計をもとに、アフリカツメガエルの胚から抽出した幹細胞を組み合わせ、生体ロボット「ゼノボット」を作製することに成功した。

一連の研究成果は、2020年1月13日、米国科学アカデミーの機関誌「米国科学アカデミー紀要(PNAS)」で公開されている。

研究チームでは、進化の仕組みに着想を得た「進化的アルゴリズム」を採用し、「ゼノボット」の形状や構造について、バーモント大学のクラスター型スーパーコンピュータ「ディープ・グリーン」で何千パターンもの設計案を自動生成。

さらに、アフリカツメガエルの皮膚と心筋細胞とを組み合わせることを前提として、「一方向に移動する」など、特定のタスクを与え、これらの設計案から最適なものをコンピュータシミュレーションで導き出した。

自己再生でき、ほぼ半分に切られても、自然に修復した

タフツ大学では、アフリカツメガエルから抽出した幹細胞を集め、小型のピンセットと電極を使って細胞を切断し、コンピュータシミュレーションが特定した最適な設計案に沿ってこれらをつなぎ合わせた。人為的に結合させた細胞はやがて一体となって機能しはじめ、皮膚が構造を形成する一方、心筋細胞の収縮機能が設計通りに前方運動をつくり出した。

このように作製された直径650ミクロンから750ミクロンの「ゼノボット」は、胚に蓄積されたエネルギーを用いて数日から数週間にわたって水のある環境で活動した。

また、「ゼノボット」は自己再生でき、ほぼ半分に切られても、自然に修復した。コンピュータシミュレーションによれば、グループを形成して、対象物を一緒に同時に押しながら移動したり、中心部に開けた穴に薬剤を収納して運搬するといったことも可能だという。

放射能汚染の検査や動脈内に蓄積した老廃物の除去まで応用

自己再生能力を備えた生分解性の「ゼノボット」は、放射能汚染の検査や海洋に漂うマイクロプラスチックの収集から、体内への薬剤の運搬や動脈内に蓄積した老廃物の除去まで、従来のロボットでは担えなかった領域も含め、様々な分野での応用が見込まれている。

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