3Dプリント対幹細胞：バイオテクノロジーの進歩

1986年にアメリカの科学者が世界初の3Dプリンターを発明しました。しかし、この技術が広く知られるようになったのは近年のことで、時代の発展とともに、3Dプリントは人々の日常生活でより広く使われるようになりました。 3Dプリントの役割は、プラスチックや金属などの模型を作ることだけではなく、薬剤を印刷したり、生物組織と組み合わせたりすることもできるため、一気に医療分野に参入し、人類の伝統的な医療モデルを変えています。幹細胞は動物体内の未分化細胞であり、人体内の複数の組織や臓器に分化する可能性を秘めています。幹細胞が3Dプリント技術と「出会う」と、どのような火花が散るのでしょうか？

2013年、スコットランドの研究者らが初めてヒト胚性幹細胞の3Dプリントを実施し、関連する研究論文が『Biomanufacturing』誌に掲載された。これまで、胚性幹細胞を非破壊的かつ制御的に、人間が必要とする三次元構造を形成させる方法は、業界にとって常に難しい問題でした。この画期的な進歩により、この問題は解決され、ヒト胚性幹細胞を使用して3次元の組織や構造を正確に構築できるようになり、薬物試験プロセスの開発が大幅に加速され、改善されます。胚性幹細胞から作られた三次元構造により、より正確な人体組織のモデルを作成できるようになる可能性があり、これは試験管内薬剤開発や毒性試験にとって重要です。

2014年、中国の南京医科大学は3Dプリント技術を使って生物学的足場を作り、その上にウサギの骨髄血液を置き、4週間の体外培養後、ヌードマウスの皮下組織に接種して人工軟骨を生成した。ステントは体内で2年かけてゆっくりと分解されます。研究チームはこの技術を使ってウサギの肩関節を「製造」することに成功し、軟骨の再生と修復の可能性を示した。

2016年、四川大学華西病院は、世界で初めて、幹細胞から3Dプリントした血管をアカゲザルに移植することに成功しました。研究者らは、アカゲザルから採取した脂肪由来間葉系幹細胞を使用して3Dバイオプリンティングインクを調製し、3Dプリンティング技術を使用して生物学的に活性な人工血管を構築し、それをアカゲザルの腹部大動脈の一部と置き換えて血管再生を実現した。これは、世界中の約18億人の心血管疾患患者にとって朗報です。

2017年、韓国科学技術大学とカナダ大学の研究者らは、青色光駆動型マイクロステレオリソグラフィー3Dプリント技術（MSTL）を使用して骨細胞の足場を作成し、その足場に幹細胞を植え付け、最終的に骨髄を形成しました。この技術は、骨組織の作成にかかる時間を短縮し、失敗やサンプルの損失のリスクを低減することで、骨置換手術のコストを削減できる可能性がある。

同年、スウェーデンの研究者らは、3Dプリントしたヒト軟骨細胞をマウスに移植しただけでなく、移植後も生存し成長できたと発表した。細胞は3Dプリント後すぐに移植され、マウスの体内で独自の血管ネットワークを形成することに成功しました。これは、3Dプリントされた人間の臓器の最終的な移植に向けた重要な一歩です。

幹細胞技術は「再生医療技術」に属し、近年の医療最前線における重要な発展分野であり、発展の見通しと応用の潜在力に優れたハイテク技術です。我が国が国家レベルで幹細胞産業の発展を非常に重視していることは、一連の国家政策からも明らかです。国の政策の支援により、歯髄幹細胞の研究と応用はさらに加速され、「歯バンク」はますます多くの若い親にとって「健康を保存する」ための第一選択肢となるでしょう。

出典: Hongxin Biotechnology 詳しい情報:
韓国は青色光SLA技術を使用して、わずか4mmの辺の長さの超微小細胞スキャフォールドを3Dプリントします。

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