3Dプリントされたマイクロ流体が脳腫瘍の新たな治療法につながる可能性

2024年3月11日、アンタークティックベアは、ジョージア工科大学（ジョージアテック）の研究者ラファエル・ダバロス氏と、チップ臓器モデルの3Dプリント技術のリーダーであるフェーズ社とのコラボレーションが、脳疾患の治療に大きな飛躍をもたらし、この分野における根本的な進歩を示すものであることを知りました。このパートナーシップは、国立衛生研究所（NIH）からの2年間にわたる180万ドルの助成金を活用し、3Dプリントによる血液脳関門モデルの再現において進歩を遂げた。この革新により、薬物の試験と開発プロセスが改善され、神経疾患や脳腫瘍の新たな治療法への道が開かれると期待されている。
△バージニア工科大学の卒業生でPhaseの共同創設者であるジェフ・シュルツ氏（左）と生体医学工学および機械工学の分野のラファエル・ダバロス氏（右）。画像提供：Phase。
神経疾患や脳腫瘍に対する効果的な治療法を開発する上での課題は、人間の脳とそれを保護する血液脳関門の複雑さにあります。従来の方法は動物実験に大きく依存しており、人間の反応を予測できないことが多く、新薬開発サイクルに費用と時間がかかります。しかし、マイクロ流体デバイスの導入により、実験室内の人間の生理環境をより正確に模倣できるようになり、状況は一変するでしょう。

ジョージア工科大学とエモリー大学のウォレス・H・コールター生体医工学部のマーガレット・P・アンド・ジョン・H・ワイトナウアー・ジュニア教授を務めるダバロス氏は、3Dプリント技術を使用して血液脳関門のモデルを再現する研究チームを率いている。彼は、この新しい製造方法が現実世界における細胞通信への洞察を提供する可能性を強調しました。彼のチームは Phase 社と共同で 3D プリントを使用してマイクロ流体の機能を強化し、バイオテクノロジーの進歩に有望な方向性を示しています。
「この新しいマイクロ流体デバイスの製造方法により、研究者はこれまでは不可能だった、生理学的に関連する状況で細胞がどのように通信するかについて、より深い理解を得ることができるようになると信じている」とダバロス氏は語った。
△ラファエル・ダバロス。画像提供：バージニア工科大学のスペンサー・ロバーツ氏。
マイクロ流体工学は、小さなチャネルを通じて流体を操作する科学であり、臓器オンチップモデルの開発の基礎となります。これらの装置は生きた細胞を使用して人体の一部をシミュレートし、人体に対する試験を必要とせずに薬剤の効果と安全性を試験します。 Phase による 3D プリンティングのこの分野への応用は、マイクロ流体工学の可能性を広げるだけでなく、この革新的な技術を市場に近づけ、必要とする患者への新しい治療法の提供を加速させる可能性も秘めています。
2020 年に設立された Phase の独自プラットフォームにより、PDMS (マイクロ流体工学で広く使用されているシリコンベースの有機ポリマー) やその他の生体適合性材料を商業規模で、これまで達成できなかった解像度で 3D プリントすることが可能になりました。バージニア工科大学の卒業生ジェフ・シュルツ氏が博士号を取得しました。 2003年に材料工学の博士号を取得し、現在は同社のCEO兼共同創設者を務めています。 Phase のルーツは、ノースカロライナ州コーネリアスにある First TurnInnovations ビジネスインキュベーターでの活動に遡ります。Schultz 氏は以前、医療機器の 3D プリントにおける同社の取り組みが持つ変革の可能性を強調していました。
シュルツ氏の会社は、ハーバード大学医学部およびマサチューセッツ総合病院の准教授であるシーマンティーニ・ナドカルニ氏を含む学際的な研究チームの一員であり、チップ上の臓器の作成中にPDMSの硬化速度をテストするシステムを開発する予定である。機器の開発に携わったバージニア工科大学の機械工学教授、アムリンダー・ネイン氏は、このモデル用のナノ多孔質膜の模倣品を製作する予定だ。チームは協力して、非常に複雑な医療課題の解決に取り組んでいます。
△ダバロス氏はマイクロ流体研究と癌治療技術の開発に取り組んでいます。画像提供：バージニア工科大学のスペンサー・ロバーツ幸いなことに、同様の研究例は珍しくありません。世界中で、さまざまな研究機関、大学、企業が神経疾患や脳障害に対処するための同様の技術を開発しています。たとえば、ハーバード大学のワイス研究所は、脳疾患の研究や制御された環境での神経治療薬の試験のための脳オンチップシステムの 3D プリントなど、革新的なバイオエンジニアリングのアプローチで知られています。 MITの研究者たちは、神経変性疾患や血液脳関門を理解するためのモデルなど、脳の研究のためのマイクロ流体デバイスと3Dプリントシステムを開発している。
同様に、ジョンズ・ホプキンス大学の科学者たちは、脳障害をより深く理解し、潜在的な治療法をテストするために、脳の構造と機能を模倣できる臓器オンチップ・プラットフォームを開発しました。カリフォルニア大学アーバイン校（UCI）の研究者も、脳に影響を与える病気のモデル化と研究を含む、マイクロ流体デバイスと臓器オンチップモデルの開発でこの分野に貢献しています。これらの画期的な治療法は、世界中の患者に明るい未来をもたらします。

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