ポーランドの専門家は3～5年以内に3Dプリントされたバイオニック膵臓を移植する計画

出典: 中国3Dプリンティングネットワーク

医学では、すべてのステップが長いものであり、前臨床および臨床試験には何年もかかります。既知の事実を理解していれば、この分野は進歩しているものの、あまり変わっていないことがわかります。たとえば、心臓移植が初めて成功してから 50 年が経過しましたが、今日でも人間のドナーが必要とされています。あれから何年も経った今でも、心臓移植は依然として危険で複雑な手術です。人工臓器は、この次のステップです。 3Dバイオプリンティング技術の助けを借りて、ますます多くの研究者が機能的なオルガノイドを作成していますが、臓器の移植にはまだ遠いようです。

2009年、Wszola氏は医学と生物医学の分野における教育と研究活動を強化するために、ポーランドのワルシャワに研究科学開発財団を設立しました。 Wszola は、糖尿病や二次的疾患の患者、および膵臓または膵島移植ユニットに紹介された患者を助けるために、画期的な医療療法を積極的に追求してきました。財団は現在、バイオニック膵臓に向けた3Dバイオプリンティングプロジェクトに注力している。バイオニック膵臓は、糖尿病患者が正常な機能を取り戻し、慢性的なインスリン療法の必要性をなくす臓器である。彼のチームはまた、膵島に使用できる2種類のバイオインクも開発しており、まもなく市販される予定だ。

このプロジェクトでは、機能的な血管と膵島とともに 3D スキャフォールドのバイオプリンティングが行われ、移植に適した完全に機能するバイオニック膵臓が完成します。「昨年 3 月、私たちはマウスの膵島細胞とブタの膵島細胞を使用して、初めてバイオニック膵臓をバイオプリントしました。完成した臓器は通常の膵臓の 3 分の 1 の大きさでしたが、この場合、インスリン産生を担う膵島だけが機能すればよかったため、大きさは重要ではありませんでした。私のチームと私は、自然の臓器を修復するのではなく、糖尿病を治すために膵臓を準備することに興味があります。私たちのバイオプリント臓器には、100 万個の膵島を入れることができますが、それだけでも糖尿病を治すには十分です。」

バイオニック膵臓プロジェクトは、拒絶反応のリスクを排除した、患者自身の幹細胞からカスタムメイドの膵臓を作成することを目指しています。その後、幹細胞はインスリンおよびグルカゴン産生細胞に変換され、バイオシグネチャ化され、最終的にバイオニック膵臓は人間への移植前に機能テストされる。肝臓、膵臓、腎臓などの臓器の再生は血管系を必要とするため非常に複雑であり、この場合、血管の形成がWszola氏と彼のチームにとって大きな課題となっている。バイオプリントされた臓器には、膵島細胞すべてが十分なブドウ糖と酸素を受け取れるよう、密な血管ネットワークが必要です。財団の研究室では、Wszola氏と彼のチームがCELLINK 3Dバイオプリンターを使用して実験を行っています。

マウスを使った動物実験は、バイオプリントされた微小血管がどのようにして新しい膵臓に成長するかを観察する最初の試みでした。鍵となるのは、このプロセスにどれくらいの時間がかかるかを分析することだ。その数字（数日から数週間、あるいは数ヶ月に及ぶ可能性がある）がわかれば、彼は財団の同僚や、ワルシャワ医科大学、ワルシャワ工科大学、ネッキー実験生物学研究所、メディスペース、インファント・ジーザス病院を含むコンソーシアムとともに論文を発表する予定だ。

ポーランドにはすでに膵臓研究の強力な医学的背景があります。 1965年、スタニスワフ・モスカレフスキーは、細かく刻んだモルモットの膵臓から膵島を初めて分離することに成功しました。もちろん、米国ではさらなる研究が行われ、ドナーの膵臓から膵島移植を行う実験もいくつか行われましたが、Wszola 氏は、この方法には血管の欠如と膵島の複雑な分離 (膵島からの細胞外マトリックスの除去) という 2 つの大きな問題があると考えています。そこで彼は、バイオプリンティングがそれを開発する方法を見つけるのにどのように役立つかを学ぶために、2013年にチームを率い始めました。
ウゾラ氏はさらに、「自分は移植外科医なので、私の目標は人間の臨床試験に進むことです。マウスでの現在の研究が終わったら、より大きな動物モデルに移りますが、それには1～2年かかります。前臨床試験の結果を分析した後、臨床試験を開始できます。すべてが計画通りに進めば、3～5年以内にバイオプリントされたバイオニック膵臓が移植されることを期待しています」と説明した。

研究の多くは、幹細胞をインスリンに変換する実験室での作業も伴います。ウゾラ氏は膵臓細胞よりも幹細胞の使用を好むと主張しているが、この技術はまだ初期段階にあり、開発には数年かかるかもしれない。彼は、最初のステップは「膵島移植から始めて、肯定的なフィードバックを得ることですが、幹細胞は膵島移植よりも効果的です。なぜなら、幹細胞はより多くの患者を助けることができるからです。私は個人的に、膵臓疾患のために命を脅かす状態に直面している人々を多く知っています。私は毎日、助けを必要とする患者に会っています。そして最も重要なことは、彼らに将来への希望を与えることができる何かを伝える必要があるということです。これが私の個人的な使命の原動力です。この疾患の背後にいる何千人もの人々が、私が研究を実施し、臨床試験を開始できるように懸命に働くのを助けてくれます。私の患者が、生き延びて糖尿病から解放されたという自信を持って病院から出てくるのを見たとき、私の仕事は完了すると思います。」と考えています。

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