CCTV2の報道：3Dプリント心臓技術が画期的な進歩を遂げた：細胞と血管がすべて利用可能

△2019年4月16日、CCTVファイナンスチャンネルも「3Dプリント心臓技術が画期的な進歩を遂げ、細胞と血管がすべて利用可能」と報じた。

△3Dプリント心臓技術の原理とプロセス
2019年4月16日、アンタークティック・ベアは海外メディアから、イスラエルの科学者が3Dプリンターを使って患者の人体組織を組み合わせ、史上初めて血管付き人間の心臓を作成したことを知りました。この医学的進歩により、患者が手術を受けるまでの待ち時間が短縮され、心臓ドナーが見つかるまで待つ必要がなくなるため、世界中で何百万人もの命が救われる可能性があります。

テルアビブ大学の研究チームは、人間の患者の免疫学的、細胞学的、生化学的、解剖学的特性に完全に一致する3Dプリント心臓を公開した。「細胞、血管、心室を備えた完全な心臓を設計することに成功したのはこれが初めてだ」と、ナダブ・ヌール、アサフ・シャピラ博士、ルーベン・エドリ、イダン・ガル、リオル・ワートハイムの協力を得て研究を主導した、タンパベイ・オヘア大学の分子細胞生物学・バイオテクノロジー学部の主執筆者タル・ドヴィル教授は述べた。
3Dプリント生体心臓のプロセス：

細胞とα細胞物質は患者の脂肪組織から分離されます。
脂肪細胞は胚性幹細胞に変換されました。
胚性幹細胞は心臓細胞や内皮細胞などの細胞型に分化します。
コラーゲンや糖タンパク質などの材料を使用してハイドロゲルを作成し、ハートの形をした生分解性の足場や骨格を 3D プリントします。
分化した細胞は足場の対応する部分に培養され、生物学的心臓になります。
3D プリントのプロセスには約 3 ～ 4 時間かかります。

この研究では、科学者らは患者から脂肪組織を採取し、その中の細胞性物質と非細胞性物質を分離した。分離された細胞は、特別に調合された印刷材料と混合され、患者固有の心臓組織を印刷します。「心臓は、人間の細胞と、印刷プロセス中にバイオインクとして機能する患者固有の生物学的材料から作られています。糖とタンパク質でできたこれらの材料は、複雑な組織モデルを3Dプリントするために使用できます」とドヴィル博士は述べています。
△TAUの3Dバイオプリンティングプロセスと、この技術を使用して作成された他のサンプル構造 △3Dプリントされたミニチュア心臓モデル構造彼はさらに次のように付け加えた。「これまで、心臓構造の3Dプリントには成功していましたが、細胞や血管をプリントしたことはありません。現段階では、私たちの3Dプリント心臓はウサギの心臓ほどの大きさです。しかし、私たちの研究は、パーソナライズされた組織や臓器の代替の将来のエンジニアリングにおいて、この方法が潜在的可能性を持っていることを確認しています。人工材料の生体適合性は、心臓移植手術の治療を危険にさらす可能性のある移植拒絶のリスクを排除するために重要です。理想的には、この生体材料は、生化学などの面で患者自身の組織と同じ特性を持つ必要があります。」

心臓は人間の細胞と患者固有の生体材料から作られています。「私たちのプロセスでは、これらの材料はバイオインクとして使用できます。バイオインクは糖とタンパク質でできた物質で、複雑な組織モデルの3Dプリントに使用できます」とドヴィル氏は述べた。「これまで心臓の構造を3Dプリントすることはできましたが、細胞や血管ではできませんでした。私たちの研究結果は、個人に合わせた組織や臓器の代替品を設計するための将来のアプローチの可能性を示しています。「

現段階では、TAU が製造した 3D プリント心臓はウサギにぴったりのサイズです。細胞を生かし、実物大の心臓に収まるまで成長させるには、バイオリアクター内で成熟プロセスを経る必要があります。成熟プロセスには約1か月かかり、その後、ウサギやラットなどの動物に移植してテストします。彼らはこれが1、2年以内に実現することを期待しています。ドヴィル氏は、「10年以内に、世界最高の病院に臓器プリンターが導入され、こうした手術が定期的に行われるようになる」ことを期待していると語った。

研究者たちは、この3Dプリント心臓が10年以内に利用可能になると考えている。「心臓を印刷するには、さらに研究を重ねる必要があります」とドヴィル博士は語った。「細胞はポンプ能力を発達させる必要があります。細胞は収縮できますが、細胞が連携して働く必要があります。成功し、私たちの方法が効果的で実用的であることを証明できればと思っています。おそらく10年後には、世界で最も先進的な病院に臓器プリンターが設置され、印刷プロセスが日常的に完了するでしょう。」

------------------------区切り線-----------------
実際、これ以前にも多くの科学者が3Dプリント心臓の研究を行ってきました。2017年7月14日、Antarctic Bearは、チューリッヒにあるスイス連邦工科大学の機能材料研究所の研究者が3Dプリントを使用して、本物の心臓とほとんど同じように鼓動するシリコン製の心臓を作成したことを知りました。人工心臓は約3,000回の拍動、つまり約30分から45分間持続しました。

2018年6月28日、生物学的3Dプリンティングおよび組織工学企業であるBIOLIFE4Dは、3Dプリントされた人間の心臓組織の実証に成功したと発表しました。同社は、人間の心臓パッチを3Dプリントする能力をすでに備えており、次のステップは人間の心臓の3Dプリントに向けて前進することだと述べました。

BIOLIFE4D の 3D バイオプリンティングでは、まず患者から血液サンプルを採取する必要があります。人体のすべての細胞は同じ数の遺伝子と同じ DNA を持っているため、すべての細胞は本質的に他のあらゆる細胞に変化する可能性があります。

第二段階では、サンプル内の血液細胞が未分化の成人人工多能性幹（iPS）細胞に変換されました。
iPS 細胞は分化を通じて、人体のほぼすべての種類の特殊細胞、この場合は心筋細胞（心臓細胞）に変換されます。これらの細胞は、液体環境（ハイドロゲル）内で栄養素やその他の必要な要素と結合され、プロセス全体を通じて細胞が生き続けます。

このバイオインクは、印刷プロセス中に細胞の生存能力を保護する高度に特殊化された 3D プリンターであるバイオプリンターにロードされて印刷されます。

BIOLIFE4D の 3D バイオプリンティングプロセスは、患者自身の血液細胞を iPS 細胞に再プログラムする機能を提供します。その後、この iPS 細胞をさまざまな種類の心臓細胞に分化させることができます。この細胞は、心臓パッチとしてだけでなく、最終的には移植用の人間の心臓にも使用できます。

BIOLIFE4D は心臓病やその他の心臓損傷の治療、特にドナー臓器の必要性をなくすことで移植プロセスの改善を目指しているため、この機能は非常に重要です。

BIOLIFE4DのCEO、スティーブン・モリス氏は次のように語っています。「当初から私たちの使命は、私たちの技術を使って人命を救うことでした。今日、私たちはその目標の最終的な達成に一歩近づいたと信じています。」

出典: 3ders