DNAプログラミングアセンブリセルテクノロジー：生体組織の複雑な折り畳み形状を3Dプリント

アンタークティックベア、2018年1月2日 / カリフォルニア大学サンフランシスコ校（UCLA）のバイオエンジニアは、DNAプログラム組み立て細胞（DPAC）と呼ばれる3D細胞技術を使用して、生体組織の複雑な折り畳み形状を3Dプリントしようとしています。この研究は、科学者が複雑かつ機能的な合成組織を作成するのに役立つ可能性があります。

3D プリンティングにより、科学者はすでに合成組織の作成において大きな進歩を遂げています。しかし、最先端のバイオプリンターでさえ、人間の組織に見られる自然なシワなど、発達プログラムされた組織の主要な構造的特徴をうまく複製することは今のところできていない。

しかし、UCLAの新しい研究がそれを変えるかもしれない。同校の科学者たちは、生きたマウスや人間の細胞（具体的には間葉系細胞）を操作して細胞外マトリックス繊維の薄い層をパターン化することで、生きた組織からボウル型の構造、コイル、波紋を生成できることを発見したのだ。

「私たちは、自然な発達過程を工学原理に分解し、それを組織の再構築や理解に利用できることに気づき始めています。これは間違いなく組織工学におけるまったく新しい視点です」と、UCLAの博士研究員アレックス・ヒューズ氏は語った。

この研究では、DNAプログラムによる細胞の組み立てと呼ばれる3D細胞パターン形成技術が使用されました。組織の空間テンプレートを確立するために使用できます。一度構築されると、テンプレートは複雑な形状に折り畳まれ、発達中に組織が層状に組み立てられる様子を模倣します。これは、間葉系細胞が周囲の細胞外マトリックス (ECM) 繊維のロープ状のネットワークを効果的に「引っ張る」ことで、構造全体がアーチ状になったり変形したりするためです。

幸いなことに、UCLA の科学者たちは、細胞集合体の折り畳み動作を操作するためのプログラミングをしっかりと理解しています。研究者らは、間葉系細胞を特別に配置することで、「単純なモデル」で予測されたものと非常によく似た「形状変化」をする生体構造物を作り出すことができたと説明している。

しかし、まだ探求すべきことはたくさんあります。まず、彼らは、折り畳み組織発達プログラムを、組織パターン形成を制御する他のプログラムに組み込んで、細胞を完全に操作できるかどうかを知りたいと考えています。次に、彼らは、生体内での組織折り畳み中に発生する機械的変化を細胞がどのように区別するかを研究するために、より多くの時間を費やしたいと考えています。

最終的に、この研究は、3Dプリントされた臓器、薬物検査用の小型「臓器」、さらには生物学的に柔軟なロボットの開発にプラスの影響を与える可能性があります。

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