研究者が機能的なヒト組織の 3D プリンティングで画期的な進歩を遂げる

Jun 18, 2023

3D プリンティング インダストリー アワード 2023 のノミネートが開始されました。3D プリンティングのリーダーは誰ですか? 11 月 30 日、ロンドンを拠点とするライブ授賞式で 20 部門の受賞者が発表されます。

シドニー大学とウェストミード小児医学研究所 (CMRI) の科学者チームは、3D フォトリソグラフィー印刷を利用して、臓器の構造を正確に模倣した機能的なヒト組織を作製しました。

研究者らは、生物工学と細胞培養技術を利用して、血液細胞と皮膚細胞に由来する幹細胞を特殊化するように指示しました。 これらの特殊化された細胞は、器官のような構造を形成することができます。

このプロジェクトは、シドニー大学生物医工学のハラ・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パトリック・タム教授によって主導されました。 「機械化学的に微細構造化された細胞ニッチによる多細胞パターニングのプログラミング」と題された研究チームの研究論文は、『Advanced Science』誌に掲載された。

研究チームは将来に向けて、再生医療分野を前進させるための技術開発に注力し、さまざまな疾患の新たな治療法を追求していきます。

「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、機能する組織や臓器を 3D プリントできるようになるための重要なステップです」と Hala Zreiqat 教授はコメントしました。

「細胞の取扱説明書」

細胞は、組織を構築するために戦略的に配置されたタンパク質と機械的トリガーの形で詳細な指示を必要とします。 ニューマン博士によると、これらの具体的な指示がなければ、細胞は予測不可能で不正確な方法で集合する可能性が高いという。

この研究を通じて、科学者らは新しい 3D フォトリソグラフィー印刷技術を活用して、細胞を正確で組織化された器官のような構造に導く微視的な機械的および化学的信号を生成しました。

この技術を使用して、骨構造に似た骨と脂肪の集合体を作成することに成功しました。 哺乳類の初期発生過程に似た組織の集合体も、この方法を使用して作製されました。

「これまでは、幹細胞を増殖させて多くの細胞型を生成していましたが、幹細胞がどのように分化し、3D で集合するかを制御することはできませんでした」とタム教授はコメントしました。 「この生物工学技術により、幹細胞に特定の細胞型を形成するように指示し、これらの細胞を時間的および空間的に適切に組織化することで、現実の臓器の発達を再現することができるようになりました。」

潜在的な医療用途

この研究が、臓器がどのように発生し機能するのか、また遺伝子変異や発生エラーが臓器疾患にどのような影響を与えるのかについての理解を進めるのに役立つことが期待されています。

さらに、この研究は細胞および遺伝子治療の開発の可能性をもたらすと言われています。 実際、所望の細胞型を産生する能力があれば、治療用途に臨床的に関連する幹細胞の産生が促進される可能性がある。

「この方法には非常に実用的な意味があります。 たとえば、臓器移植の緊急の必要性がある再生医療では、このアプローチを使用したさらなる研究により、研究室での機能組織の成長が促進される可能性があります」とハラ・ズレカート教授は説明した。

ピーター・ニューマン博士は、「このテクノロジーは、私たちが病気を研究し理解する方法に革命をもたらす可能性があります。 罹患組織の正確なモデルを作成することで、制御された環境で疾患の進行と治療反応を観察することができます。」

研究者らは、その発見が黄斑変性症や網膜光受容細胞の喪失を引き起こす遺伝性疾患によって引き起こされる視力喪失の治療に役立つことを特に期待している。

「生物工学によって細胞のパッチを生成し、システム全体がどのように機能するかを確認できれば、病気で失われた目の細胞を機能的な細胞で置き換える治療法を研究できるでしょう」とタム教授は述べました。