Созданный из стволовых клеток лягушки первый в мире самовоспроизводящийся биологический робот

В январе 2020 года исследовательские группы из Университета Вермонта и Университета Тафтса разработали первого в мире программно-управляемого биологического робота «Ксенобот», который привлек к себе большое внимание. Ксеноботы, созданные с помощью искусственного интеллекта (ИИ), культивируются из плюрипотентных стволовых клеток, взятых из эмбрионов ксеноботов, и способны двигаться к целям, транспортировать объекты и действовать в группах. Кроме того, он может самовосстанавливаться и естественным образом восстанавливаться, даже если его порезать.

Познакомьтесь с Xenobot, первым в мире «живым» роботом

Успешная разработка репродуктивного "Ксенобота 3.0"

В марте 2021 года мы разработали «Ксенобот 2.0», который является его развитием. Стволовые клетки эмбрионов Xenopus самособирались и выращивались в сфероиды (агрегаты клеток), а через несколько дней некоторые клетки дифференцировались, производя реснички, что позволяло им двигаться быстрее. Кроме того, «Ксенобот 2.0» также оснащен функцией чтения/записи для записи информации.

Исследовательская группа провела дальнейшие исследования и добилась успеха в разработке репродуктивного «Ксенобота 3.0». Серия результатов исследований была опубликована в Proceedings of the National Academy of Sciences ( PNAS ) 29 ноября 2021 года.

Воспроизведение «Ксенобота 3.0» происходит благодаря явлению, называемому «самопроизвольное кинематическое самовоспроизведение». Когда плюрипотентные стволовые клетки собирают у эмбрионов Xenopus, препарируют и помещают в физиологический раствор, они естественным образом прикрепляются к примерно 3000 клеткам, и через 5 дней они имеют сфероидоподобный эпидермис, покрытый реснитчатым эпителием.

Когда его помещают примерно в 60 000 стволовых клеток в чашку Петри, некоторые клетки накапливаются в результате коллективного действия, а когда их становится 50 или более клеток, он становится потомком и начинает двигаться сам по себе. Если диссоциированных стволовых клеток больше, тот же процесс может произвести внуков из потомства.

Используйте ИИ для определения форм, которые могут быть эффективно воспроизведены

Исследовательская группа также обнаружила, что C-образная форма, такая как Pac-Man, оптимальна для эффективного самовоспроизведения с использованием искусственного интеллекта. Когда Ксенобот, обрезанный до типа С, перемещается в стволовых клетках, диссоциированные стволовые клетки собираются и накапливаются друг за другом во рту Пакмана, и через несколько дней они начинают двигаться. сами по себе как дети.

«Спонтанное кинематическое самообновление» наблюдалось на молекулярном уровне, но никогда не наблюдалось на уровне целой клетки или живого организма. «Мы обнаружили ранее неизвестную область жизни, которая представляет собой обширную область», — сказал Джош Бонгард, профессор Университета Вермонта, ответственный за исследовательскую работу .

источник: