韓国の科学者が主軸の韓米共同研究陣が生きた動物の細胞で動くロボットを世界で初めて開発した。空想科学（ＳＦ）映画に登場するような生命体に近いロボット開発が遠からず実現するという見方が出ている。

米ハーバード大ヴィース応用生物学エンジニアリング研究所のパク・ソンジン研究員とケビン・パーカー教授、チェ・ジョンウ西江大教授らで構成された研究陣は、光を受けると収縮するラットの心筋細胞で推進力を得て水中を泳ぐロボットエイを開発したと、国際学術誌「サイエンス」８日付に発表した。今回の研究を主導したパク研究員は「生きた細胞を利用して速度と方向まで操縦できるロボットを開発したのは初めて」と伝えた。世界最高権威の科学ジャーナル「サイエンス」も研究成果に注目し、「動物の行動を模倣する生体模倣工学と細胞を光で調節する光遺伝学技術を結び付けて作った力作」とし、表紙の論文に選定した。

エイはヒレの筋肉が順に収縮・弛緩しながら泳ぐ。研究陣はラットの心臓の筋肉を構成する心筋細胞を一列に配置して電気刺激を与えれば、エイのヒレと似た運動をすることを知った。続いて心筋細胞が電気刺激の代わりに青い光に反応するように遺伝子を変形した。青い光を感知した心筋細胞からは筋肉の収縮と弛緩に関与するカルシウムが出て、順に刺激がほかの心筋細胞に伝わりながらヒレのように動く原理だ。

研究陣はラットの心筋細胞と胸の整形手術に使われるシリコンでエイロボットの本体を、金でロボットの骨組みを製作した。体長２１ミリ、重さ１０ミリグラムのこのロボットエイは１秒あたり最大３．２ミリ泳ぐ。このロボットは青い光が常時ついている時より１秒に１．５－２回点滅する時に最も速く泳ぐ。光だけでは１週間ほど作動し、水にブドウ糖が含まれていればエネルギーが供給されて泳ぐことができる。科学者は以前にも生きた細胞を利用して人工クラゲや歩くロボットを開発したが、方向を定めたり速度を調節することができず、正式に「ロボット」と呼ぶことはできなかった。

研究陣は生きた細胞で人工心臓を作る研究をする過程でこのロボットを開発した。アイデアはパーカー教授が出した。パーカー教授は「７歳の娘と水族館に行き、エイを実際に触ってみて、エイの筋肉が心臓の拍動のように運動するという点からアイデアを得た」と述べた。核心の研究は韓国と米国で活動する韓国の科学者が主導した。

第１著者のパク研究員はソウル大で機械工学を専攻した後、サムスン奨学会の支援でスタンフォード大に留学し、電子工学修士と機械工学博士の学位を取得した。現在はハーバード大で生体模倣工学を研究している。パク研究員は「今回の研究で生体組織と機械が結び付いたバイオロボットの開発も可能だという点を初めて確認した」とし「機械や電子部品を使用せず作動するロボットが遠からず登場するとみられる」と述べた。

共同著者のチェ・ジョンウ西江大教授とパク・ギョンス博士課程生は西江大とハーバード大の共同研究協力事業「西江－ハーバード疾病バイオ物理研究センター」所属で、エイロボットが沈まず水に浮くよう設計した。パク・ソルリ・スタンフォード大教授は脳を透明にする透明脳と光遺伝学の創始者カール・ダイセロス・スタンフォード大教授研究室出身で、心筋細胞が光に反応するように遺伝子を変形するウイルスを提供した。