科学者は体外受精の成功率向上に3Dプリントを活用

2023年1月25日、Antarctic Bearは、高解像度およびマイクロ3DプリントシステムのプロバイダーであるUpNanoと、オーストラリアに拠点を置く体外受精の専門家であるFertilisが、医療分野における3Dプリントのもう一つのエキサイティングな新しい応用である2PP 3Dプリント用の新素材の開発を発表したことを知りました。両社は、新しい3Dプリント材料と2PP（二光子重合）3Dプリント技術により、体外受精（IVF）の効率を向上させ、妊娠を達成するために必要な移植サイクルの数を減らすことができると主張している。

体外受精（IVF）は、最も一般的に使用されている生殖補助技術の 1 つです。米国の女性の約 12% が妊娠に困難を抱えていることを考えると、2014 年現在 (より最近のデータは少ない)、米国で体外受精によって約 100 万人の赤ちゃんが生まれたことは驚くには当たらないかもしれません。しかし、このプロセスは費用がかかり、必ずしも成功するとは限りません。実際、30 歳未満の女性が最初の IVF サイクルで生児を得る確率は約 44% で、この率は年齢とともに大幅に低下します。そのため、複数回の移植サイクルが必要になることが多く、親にとってはすぐに費用がかかってしまう可能性があります。
「細胞回収が容易な動的細胞培養のための、完全に2光子重合法で作られたナノリットル灌流マイクロ流体デバイス」と題された論文で詳述されている最新の研究は、この問題の解決に役立つことを目指しています。

関連論文リンク: https://www.nature.com/articles/s41598-023-27660-x
△ Fertilis 社の技術。画像出典: Fertilis
3D プリントによって IVF 率はどのように向上するのでしょうか?
Fertilis 社は、UpNano 社が開発した 2PP 3D 印刷法と同社の新しい UpFlow 材料を利用して、体外受精用の新しいタイプの動的細胞培養を開発しました。 UpNanoとFertilisによれば、これは人体の環境に近いため、胚自体にかかる多大なストレスが軽減されるという。これにより、失敗の可能性も減ります（体外受精ではよくある条件の繰り返しの変化により失敗のリスクが高まるため）。同社は、このソリューションにより、妊娠を達成するために必要な着床サイクルの数が 30～40% 削減されると主張しています。
体外受精（IVF）はストレスの多い時期です。親だけでなく、胎児にとってもそうです。胎児を安全かつ健康に保つには、着床前期間中に繰り返し変化する環境にさらす必要があります。これは大きなストレスを引き起こすだけでなく、失敗のリスクも増加し、体外受精サイクルを繰り返す必要が生じます。そのため、胚へのストレスを軽減し、体外受精の成功率を向上させるために、Fertilis は受精から着床までの胚の重要なライフステージに適した独自の環境を開発し、特許を取得しました。この初めての 3D プリントマイクロデバイスの直径は 0.05 mm で、受精卵の培養プロセスを正確に監視および制御できるため、体外受精の施術者が培養皿間で細胞を移動する必要がなくなります。
△ UpNano社のUpFlow素材と2PP 3Dプリント方式で作られた部品。画像出典: UpNano
しかし、これはどうやって実現されるのでしょうか?さて、UpFlow は UpNano が提供する数多くの 2 光子樹脂の 1 つであり、粘度が低いことから選ばれました。 Fertilis 氏は、粘度が低いことは、特に非常に細いチャネルを洗浄して未重合の材料を除去するときに、後処理を改善するため特に重要であると指摘しています。さらに、UpNano の 2PP マイクロ 3D 印刷方式により、信じられないほど細かいディテールが可能になるだけでなく、以前よりもはるかに高速化され、Fertilis はわずか 4 時間でデバイスを製造できるようになりました。さらに、最終部品は 1 回の生産サイクルで印刷できるため品質が高く、コネクタとチューブの密着性が向上し、漏れが減少します。
Fertilis 社の CEO である Marty Guavin 氏は次のように結論付けています。「当社のデバイスは、受精、胚培養、胚凍結保存を 1 つの構造で実行できるため、胚を手動で動かす必要がなくなります。実際、これにより成功率が大幅に向上し、親の時間、コスト、ストレスが軽減されます。」
Fertilis Pty Ltd について (2022)
2019 年に設立され、オーストラリアのアデレードに本社を置く Fertilis は、画期的で人生を変えるようなマイクロ医療機器の開発に専念する医療技術のスタートアップ企業です。同社の技術は体外受精のプロセスを自動化し、成功率を向上させます。また、がん、糖尿病、嚢胞性線維症など、他のさまざまな慢性疾患に対する新たな治療法の発見にも役立つ可能性がある。
Fertilis は 20 年以上にわたり 3D プリント医療技術の先駆者として活躍してきました。自動体外受精のアイデアは、1990年代後半にジェレミー・トンプソン教授によって初めて提案されました。トンプソン教授は2017年にRMITとメルボルン大学で長期休暇を取っている間、ナノバイオフォトニクスセンターの同僚と協力してマイクロポッドの設計を開発し、最終的には3Dプリンターを使用して作成しました。トンプソン教授と彼のチームは、デイビッド・ガードナー教授と協力し、長年にわたる教授の関与を基に、設計を改良し、テストしました。技術が発展すればするほど、その可能性は大きくなります。連続起業家のマーティ・ゴーヴィン氏は、この技術を商品化し、世界中の何百万人もの人々が利用できるようにするために、2019年にFertilisのCEOに就任しました。
UpNano GmbHについて（2022）
UpNano は、2018 年 9 月にウィーン工科大学のスピンオフとして設立され、2 光子重合に基づく高解像度 3D 印刷システムの開発、製造、商品化に注力するウィーンを拠点とするハイテク企業です。最初の商用製品である印刷システム NanoOne は、170 nm 以上の構造詳細を持つマイクロコンポーネントを印刷できます。非常に高速な印刷プロセスにより、最大数センチメートルの中規模コンポーネントも実現できます。

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