新しい方法は将来の人体組織の 3D プリンティングに向けた一歩

Jun 19, 2023

2023 年 8 月 11 日

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シドニー大学著

シドニー大学とウェストミード小児医学研究所 (CMRI) の生物工学者と生物医学科学者のチームは、3D フォトリソグラフィー印刷を使用して、臓器の構造を模倣した組織を組み立てるための複雑な環境を作成しました。

このチームは、シドニー大学医工学部のハラ・ズレイカット教授とピーター・ニューマン博士、そしてCMRIの発生学研究ユニットを率いる発生生物学者のパトリック・タム教授が率いた。 彼らの論文は『Advanced Science』誌に掲載されました。

この技術は、生物工学および細胞培養法を利用して、血液細胞または皮膚細胞に由来する幹細胞を、集合して臓器のような構造を形成できる特殊な細胞になるように指示するために使用されました。

レコードプレーヤーの針がビニールの溝を移動して音楽を作成するのと同じように、細胞は戦略的に配置されたタンパク質と機械的トリガーを使用して複雑な環境を移動し、発生プロセスを複製します。 チームの最新の研究では、微視的な機械的および化学的信号を利用して、発生中の細胞活動を再現しました。

Hala Zreiqat教授は、「私たちの新しい方法は細胞の取扱説明書として機能し、細胞がより組織化され、自然の対応物によりよく似た組織を作成できるようにします。これは、機能する組織や器官を3Dプリントできるようにするための重要なステップです」と述べた。 」

ニューマン博士は、細胞から組織を構築するには詳細な指示が必要であり、さまざまな部品から建物を構築するのと変わらないと述べた。「テーブルの上にブロックをランダムにばらまき、正しい位置に落ちることを期待してレゴの城を構築しようとしているところを想像してみてください。」各ブロックが他のブロックとつながるように設計されているとしても、明確な計画がなければ、城というよりも、切り離されたレゴ ブロックの大きな山のように見えるものになる可能性があります。」

「細胞から器官や組織を構築する場合にも同じことが言えます。具体的な指示がなければ、細胞は誤った構造内で予期せず集合してしまう可能性があります。私たちが効果的に行ったのは、各構成要素をガイドする段階的なプロセスを作成したことです」どこに行くべきか、他のものとどのように接続すべきかを正確に把握します」とニューマン博士は言いました。

「このアプローチに沿って、私たちが最近発表した研究では、新しい 3D プリンティング手法を適用して、細胞がより組織的で正確な構造を形成するよう導くための細胞への指示を定義しています。これにより、私たちは細胞の構造に似た骨と脂肪の集合体を作成しました。哺乳類の初期発生過程に似た骨と組織の集合体です。」

オルガノイドとして知られる複雑な組織および器官様構造の研究は、研究者が器官がどのように発生および機能するか、また器官に影響を及ぼす疾患が遺伝子変異や発生エラーによってどのように引き起こされるかを理解するのに役立ちます。 この研究から得られた知識は、疾患に対する細胞治療や遺伝子治療の開発も可能にします。 所望の細胞型を生成する能力はさらに、治療目的で臨床的に関連する幹細胞を生成する能力を提供する。

ハラ・ズレカート教授は、「生命の複雑な『取扱説明書』を理解するだけでなく、この方法は実践的に非常に大きな意味を持っている。例えば、臓器移植の緊急の必要性がある再生医療において、このアプローチを用いたさらなる研究は成長を促進する可能性がある」と述べた。 」