3Dプリントされたカスタム胚培養皿が体外受精に新たな希望をもたらす

3Dプリントされたカスタム胚培養皿が体外受精に新たな希望をもたらす
2024年9月13日、アンタークティックベアは、研究者が3Dプリント技術を使用して、体外受精(IVF)中に胚の成長を助ける特別な培養皿を作るための特殊な型を作成していることを知りました。 Well-Of-Well (WOW) と呼ばれるこれらの皿には、さまざまな形の小さなウェルが含まれており、胚の発育をよりよくサポートし、体外受精の成功の可能性を高めます。


△胚培養の選択:(a)WOW培養皿で培養された胚、(b)標準IVF培養皿で培養された胚。

ヴァンダービルト大学とテネシー不妊治療研究所の研究チームは、B9Creations の 3D プリンターを使用して、WOW 皿をより安価かつ迅速に製造できる金型を設計しました。マウスの胚のテストでは、この皿の半球形のウェル内の胚は、従来の体外受精皿内の胚よりもよく発育した。

体外受精は繊細なプロセスであり、人間における成功率は依然として 33% 未満です。研究者や医師は、胚を体外で培養し、移植前に育てる段階である胚培養段階を改善するための新しい技術を常に模索しています。この分野において、WOW 培養システムはより有望なイノベーションであり、初期胚の発育のための新しい個別環境を提供します。

従来の胚培養皿では通常、複数の胚が同じ栄養豊富な培養液の滴を共有できますが、WOW システムでは胚ごとに個別の「マイクロウェル」が提供されます。これらのマイクロウェルは胚を分離しますが、胚が共有の培養培地とオイルを含むより大きな「マクロウェル」にアクセスできるようにします。この設定により、胚はより少ない妨害を受けずに、必要な栄養素を摂取できるようになります。研究者らは、マイクロウェルの形状とサイズが胚の発育に重要な影響を及ぼし、WOW システムでマイクロウェルの形状をカスタマイズすることで胚の健康をさらに改善できることを発見しました。


△WOWカルチャーディッシュの製作過程。

ネイチャー誌に掲載された論文で、研究チームはイノベーションにおける 3D プリント技術の重要な役割について説明しました。全体的な製造プロセスは次のとおりです。
● B9Creations のデジタル ライト プロジェクション (DLP) 3D プリンターを使用して型を作成します。
● ポリジメチルシロキサン(PDMS)と呼ばれる柔軟な材料を金型に注ぎます。
● 3D プリントされた型の中で PDMS が硬化したら、硬化した部分を取り外します。取り外された硬化した部分は WOW プラグインであり、胚用の小さなウェルまたはポケットがあります。
● WOW インサートを通常の IVF 培養皿に取り付けてデバイスを完成させます。


△ OCTマイクロウェル画像のオーバーレイには、(a)半球形マイクロウェル、(b)大きな円錐台形マイクロウェル、(c)ピラミッド形v、および(d)小さな円錐台形マイクロウェルが含まれます。

この研究から得られた興味深い発見は、マイクロウェルの形状が胚の発達に重要な役割を果たしているということです。研究者らは、半球形、ピラミッド形、円錐台形などのさまざまなウェル形状をテストし、半球形のマイクロウェル内の胚が最も質の高い結果を示したことを発見した。半球状の構造は胚の自然な成長環境に近いため、胚の生存の可能性が高まります。これらの結果は、妊娠の成功の可能性を予測する上で重要な段階である、胚が胚盤胞にどれだけうまく発育するかを見ることによって測定されます。この発見により、ヒトの体外受精治療でより良い結果を得るためにマイクロウェルの設計を最適化するためのさらなる研究が促進されました。


△WOW培養皿の半球形(H)、ピラミッド形(P)、円錐台形(TC)のマイクロウェル形状で培養された胚の胚盤胞率を、IVF培養皿(I)で培養された胚の胚盤胞率と比較した。

3D 印刷技術の柔軟性により、さまざまなマイクロウェルの形状を迅速にテストできます。従来、WOW の食器はポリスチレン射出成形などの方法で製造されていましたが、各金型が特定の形状を対象としているためコストがかかり、カスタマイズが難しく、新しいデザインの変更やテストが困難でした。 3D プリントを使用することで、研究者は迅速かつ安価に設計を繰り返すことができ、各型の印刷コストはわずか 60 ドル、各インサートのコストはわずか 77 セントでした。この低コストのプロセスにより、WOW システムは世界中の不妊治療クリニックにとってより利用しやすくなる可能性があります。

研究者たちは、WOW 料理が効果的であることを証明しただけでなく、伝統的な方法で作られた料理と比較もしました。研究では、半球形のマイクロウェルを備えた3DプリントWOWディッシュが、胚の品質の点で市販の代替品よりも優れていることが示されました。さらに、WOW システムのもう一つの優れた特徴は、再利用性です。 WOW インサートの製造に使用された 3D プリントされた金型がテストされ、研究者らは、品質を損なうことなく複数回再利用できることを発見しました。これにより、これらの料理を作るコストが削減され、手頃な価格の選択肢を探している不妊治療クリニックにとって、より魅力的なものになりました。

医療用途は常に 3D プリント技術の主な応用分野の 1 つです。 3D プリントは、カスタムインプラントから外科用ツールまで、幅広い医療機器にすでに使用されています。現在、WOW システムにより 3D プリントが IVF 治療の分野に導入され、この技術の価値が改めて証明されています。


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