臓器印刷における新たなブレークスルー:高密度細胞と埋め込まれた血管を備えた特定の臓器組織の 3D 印刷

臓器印刷における新たなブレークスルー:高密度細胞と埋め込まれた血管を備えた特定の臓器組織の 3D 印刷
出典: EngineeringForLife

人工臓器は臓器不足の問題に対する最善の解決策と考えられており、3Dプリント技術の出現と進歩により、人間の臓器の形をした生体組織の構築が急増しています。しかし、これまでのところ、3D プリントされた人間の組織はすべて、臓器の修復/置換に必要な細胞密度と臓器レベルの機能性を欠いています。具体的には、現在生産されている活性組織は小さすぎます。臓器の修復/置換のための大きな臓器組織を生産するには、高密度細胞構造を生産するだけでなく、効果的な酸素/栄養素の供給のための血管チャネルを構築する必要があります。

最近、ハーバード大学ワイス研究所のジェニファー A. ルイス氏と他の研究者らは、サイエンス アドバンス誌に「高密度細胞と血管チャネルを埋め込んだ臓器専用組織のバイオ製造」と題する論文を発表し、より大きく効率的な臓器組織の製造に使用できる機能的組織への犠牲的書き込み (SWIFT) と呼ばれる技術を実証し、大型組織製造の問題に対するプロトタイプ ソリューションを提供しました。


論文では、マイクロウェルアレイを使用して、数十万個の OBB (臓器ビルディングブロック、患者固有の人工多能性幹細胞で構成された高密度細胞オルガノイド) を初めて製造しました。次に、臓器ビルディングブロック(0BB)を、I型コラーゲンとマトリックスゲルからなるECM溶液と0〜4°Cで混合して、細胞密度の高い生きたマトリックスを形成し、最後に、図1に示すように、埋め込まれた犠牲的な3Dバイオプリンティングを通じて灌流血管チャネルを導入しました。

図 1 機能組織への犠牲的書き込み (SWIFT) テクノロジー OBB アクティブ マトリックスは、犠牲材料書き込みに必要な自己修復粘塑性挙動を示します。実証として、著者らは灌流可能な心臓組織を作成した。まず、著者らは多数の幹細胞構造物を作製し、それを型に圧縮して高密度の細胞を実現しました。次に、埋め込み型 3D 印刷によって型内に犠牲ゼラチン インクを迅速に印刷し、臓器組織内の血管や毛細血管として機能するチャネルを作成しました。人工酸素/栄養供給機構をオンにした後、図 2 に示すように、結果として得られた心臓組織は 7 日間にわたって融合し、同期して鼓動しました。 SWIFT バイオプリンティング手法により、灌流可能な患者臓器特有の組織を迅速に組み立てることができることを実証しました。

図 2 SWIFT バイオプリンティング法で作製された灌流可能な心筋組織 SWIFT バイオプリンティング法は、一次細胞集合体から幹細胞オルガノイドまで、臓器特有の組織を大規模に作製するのに非常に効果的です。血管チャネルを備えた生きたヒト組織の製造の実現は、体外で機能的なヒト臓器を製造するという目標に向けた大きな一歩です。


論文リンク: https://advances.sciencemag.org/content/5/9/eaaw2459


血管、生物学

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