최초로 자체 이동 인공 세포 개발

tế bào - Ảnh 1. — 자체적으로 움직이는 인공 세포를 만드는 데 성공함으로써 과학적 가치 외에도 생물 의학 및 건설 분야에서 많은 잠재적 응용 분야가 열릴 가능성이 있습니다. - 사진: AI

Science 저널에 게재된 연구에서 과학자 그룹은 카탈루냐 생명공학 연구소(IBEC) , 바르셀로나 대학교, 유니버시티 칼리지 런던, 리버풀 대학교, 생물공학 연구소, 그리고 이케르바스크 과학 재단은 이 인공 세포가 지금까지 만들어진 가장 단순한 구조물 중 하나라고 밝혔습니다. 지질막, 효소, 그리고 기공으로만 구성되어 있습니다. 하지만 이 인공 세포는 정자가 난자를 찾거나 백혈구가 감염 징후를 추적하는 것처럼 화학 반응에 따라 방향을 잡고 움직일 수 있는 능력을 가지고 있습니다.

이러한 현상을 화학주성(chemotaxis)이라고 하는데, 이는 화학 물질의 농도에 따라 이동하는 능력으로, 생물 세계 에서 중요한 생존 기술입니다. 이 인공 세포의 특징은 편모나 수용체와 같은 복잡한 구조가 필요하지 않다는 것입니다.

"우리는 세포막, 효소, 핵공, 이 세 가지 요소만으로 이 모든 이동성을 재현했습니다. 어렵지 않았습니다. 그러자 생명의 숨겨진 규칙들이 드러났습니다."라고 주세페 바탈리아 교수(IBEC)는 말했습니다.

인공 세포는 실제 세포막을 모방한 지방 기포인 리포좀으로 구성되어 있습니다. 포도당이나 요소의 농도 구배가 있는 환경에 놓이면 리포좀 내부의 효소가 이 분자들과 반응하여 농도 차이를 발생시킵니다.

이러한 불균형은 세포 표면을 가로지르는 미세한 흐름을 만들어 세포가 더 높은 농도 쪽으로 밀려나게 합니다. 세포막의 기공은 제어된 "수문" 역할을 하여 추진력을 생성하는 데 필요한 비대칭성을 만들어냅니다. 마치 배가 물의 흐름으로 추진력을 얻는 것과 유사합니다.

연구팀은 엄격하게 제어된 기울기 조건 하에서 미세유체 채널에 있는 10,000개 이상의 인공 세포를 실험했습니다. 그 결과, 핵공이 많은 세포일수록 화학주성 방향으로 더 활발하게 움직이는 반면, 핵공이 없는 세포는 아마도 단순 확산에 의해 수동적으로만 움직이는 것으로 나타났습니다.

자연에서 운동성은 살아있는 세포가 영양분을 찾고, 독소를 피하고, 성장을 조율하는 데 도움이 되는 필수적인 생존 전략입니다. 이 현상을 세 가지 최소한의 구성 요소만으로 정확하게 시뮬레이션함으로써 과학자들은 생명체가 초기 진화 과정에서 어떻게 움직이기 시작했는지를 이해하는 데 한 걸음 더 다가갔습니다.

이 연구는 근본적인 과학적 가치 외에도 생의학 및 건설 분야에서 다양한 잠재적 응용 분야를 열어줍니다. 예를 들어, 인공 세포를 설계하여 신체 손상 부위에 약물을 정확하게 전달하고, 미세환경의 화학적 변화를 감지하며, 건설 산업에서 프로그래밍 가능한 자가 조직 시스템을 구축할 수 있습니다.

이러한 세포 구성 요소는 생물학에서 흔히 볼 수 있기 때문에, 이를 확장하거나 조정하여 금속 프레임이나 전자 회로가 필요 없는 부드러운 생체모방 마이크로 로봇을 만들 수 있습니다.

"움직이는 인공 세포를 자세히 살펴보세요. 그 안에는 비밀이 숨겨져 있습니다. 세포가 어떻게 속삭이고, 어떻게 중요한 물질을 운반하는지 말이죠. 하지만 자연 생물학은 너무 시끄럽고 세부적입니다. 그래서 우리는 약간 '속이는' 셈이죠. 그러면 모든 것이 간결하고 아름다워지며, 순수한 화학적 음악이 됩니다." 바탈리아 교수는 이렇게 비유했습니다.

민하이

출처: https://tuoitre.vn/lan-dau-tien-tao-ra-te-bao-nhan-tao-tu-di-chuyen-20250727080301666.htm