国内外の生物3Dプリントの主要研究機関

3Dプリント技術が成熟するにつれ、医療・健康分野での応用も深まっています。産業界に加え、大学や研究機関も3Dプリンティング研究の継続的な進歩と臨床現場への応用を推進する上で重要な力となっています。これらの機関は画期的な医療の進歩の誕生の場となる可能性が高いです。バイオ3Dプリンティングの分野には、国際的に大きな影響力を持つ5つの研究機関があり、その革新的な成果は、バイオ3Dプリンティング技術の発展の最前線をほぼ代表していると言えます。

ハーバード大学ワイス研究所<br /> 名門ハーバード大学は、世界トップクラスの高等教育機関の 1 つとして認められています。文学、ビジネス、その他の分野で高い学術的地位を誇るだけでなく、医学や 3D プリンティングの分野でも有名で、特にワイス研究所とジェニファー A. ルイス研究所が有名です。

ルイス研究室の研究者たちは長年、3Dプリント技術を使って、血管が満たされ、さまざまな細胞と細胞間マトリックスで構成される組織を印刷し、3Dプリントされた生物組織の代謝問題を解決してきました。彼らは3種類の「バイオインク」を開発しました。特定の手順で印刷した後、人工組織を低温に置き、形成されたチャネルに血管内皮細胞を移植し、最終的に成熟した血管に成長させ、栄養供給と代謝物の排泄の問題を解決します。 2016年、研究チームはさらに一歩進んで、液体、栄養素、細胞成長因子がスムーズに流入し、移植された細胞の生存を確保して成長を促進し、最終的に完全な機能組織を形成できる十分な厚さの血管網組織構造を印刷しました。

ルイス氏のチームは、腎臓の3Dプリントでも目覚ましい進歩を遂げている。彼らは機能的な近位尿細管を構築し、その中で65%～80%の栄養素が腎濾液から血液に再吸収され、輸送されるようになっている。このモジュールの構築により、完全なネフロン、さらには完全な腎臓を印刷するための基礎が築かれます。

カーネギーメロン大学 (CMU)
CMU は有名な研究大学です。骨や耳、その他の臓器を 3D 印刷技術で印刷することに専念しているほとんどの研究者とは異なり、CMU の Adam W. Feinberg 研究チームは、より難しい心臓や脳の 3D 印刷の研究に取り組んでいます。

2015年、フェインバーグ氏のチームは、画像技術と生物学的3Dプリンティングを組み合わせることで、生物学的に活性でない動脈を印刷することができ、その結果得られた組織構造を利用して心臓細胞を付着させ、収縮能力のある筋肉を形成する研究をさらに進めると述べた論文を発表した。

現在、CMU の研究者は、3 次元の組織構造、さらには気管全体内に柔らかい生体材料や細胞を印刷できる 3D バイオプリンターを開発しています。

同時に、CMU は 3D プリントコースの教育でも世界をリードしています。2015 年に同校は 3D プリントの学部工学コースを開始し、学生に独自の製品を作成し、デザインを商品化する機会を提供しています。

カリフォルニア大学サンディエゴ校 (UCSD)
今年初め、UCSDの研究者Shaochen Chen氏のチームは、Biomaterials誌に論文を発表し、3Dプリンターを使用して、身体自身のネットワークと安全に統合して血液を循環させることができる機能的な血管ネットワークを開発し、人工臓器や再生療法の開発を進めていると発表した。

チェン氏のチームが自作したバイオプリンターは、生きた細胞と紫外線にさらされると固まる感光性ポリマーの溶液を使用して、3D構造を作成します。プロセス全体はわずか数秒しかかからず、感光性ポリマーは安価で入手しやすく、生体適合性も良好です。

陳教授のチームは人工肝臓の印刷に、人工多能性幹細胞（iPSC）、人工脂肪由来幹細胞、臍帯静脈内皮細胞も使用した。これら3つの細胞を一緒に印刷して、模擬人工肝臓を形成した。これらの模擬人工臓器を使用することで、製薬会社の研究開発コストを大幅に削減し、新薬の市場投入プロセスをスピードアップできることが期待されている。

ウェイクフォレスト大学
「南部のハーバード」として知られるウェイクフォレスト大学は、名門の総合研究大学です。ウェイクフォレスト再生医療研究所 (WFIRM) は、科学的発見を臨床治療に応用するリーダーであり、その研究者と医師は、人間に移植することに成功した世界初の実験室培養臓器を開発しました。

WFIRM の研究者たちは、組織や臓器の 3D プリントの実現可能性を調査する作業に取り組んでおり、改造した 3D プリンターを使用して細胞を 3D 分散構造にプリントすることを試みています。 2016 年 2 月、アンソニー・アタラのチームは、小さなチャネルで覆われた骨、筋肉、軟骨組織を印刷できる新しい印刷モデル (ITOP バイオプリンター) を開発しました。この組織をマウスやウサギに移植すると、チャネル内で血管が成長して、印刷された臓器に栄養を供給し、その機能を維持できます。

同研究所は2016年、研究者らが10年以上前に設計した特殊な3Dプリンターを使用して、生体組織構造の印刷に成功したと発表した。印刷された耳、骨、筋肉組織を動物に移植すると、その構造は機能的な組織に成熟し、血管系を発達させました。一連の実験により、患者の病変組織や臓器を置き換えるために生体組織構造を印刷することが可能であることが実証されました。

ウーロンゴン大学 (UoW)
UoW はオーストラリアのトップ 10 研究大学の 1 つです。同大学の Gordon G Wallace 研究チームは、メルボルンのセントヴィンセント病院と共同で、3D 印刷の新たな革命を先導するプリンターを開発しました。3Doodler と呼ばれるこのプリンターはペンに似ており、損傷した骨や軟骨に直接細胞を「描く」ことで、修復手術を迅速に完了できます。

発表された研究結果によると、3Doodler で印刷された細胞の生存率は 97% 以上と非常に高い。現在行われている臨床試験が成功すれば、整形外科の修復手術に大きな革命をもたらすことは間違いないだろう。

2016年5月25日、中国初の3Dバイオプリンティング研究機関である四川省バイオ添加剤製造産業技術研究所が成都ハイテク区で公開されました。この研究所は、四川ブルーライトイノバイオテクノロジー株式会社と四川大学華西病院が共同で設立したものです。3Dバイオプリンティング分野における主要なコア技術研究開発、人材育成、成果の転換という3つの主要分野に重点を置きます。 Blu-ray Innoは2015年10月に世界初の3D生物血管プリンターを開発し、2016年12月には3Dプリント血管の世界初となる動物実験に成功しました。

さらに、今年5月には上海交通大学の医療3Dプリントイノベーション研究センターも、中国国内の約20の著名な医療機関と共同で多センター協力関係を構築し、契約を締結して16の支部センターを授与し、医療3Dプリント技術の共同研究と推進に取り組んでいます。

出典: Flint Creation 詳しい読み物:
3Dバイオプリンティングに関する政策の概要

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