【レビュー】3Dバイオプリント臓器チップ

動物モデルや従来の 2D 細胞培養と比較して、臓器オンチップ技術は、生きた条件下での人間の生物学的特性をより現実的に再現できます。 3D バイオプリンティング技術は、細胞外マトリックスと細胞を含む複雑な構造を、短いターンアラウンドタイムとチップ設計の優れた柔軟性で継続的に生成できます。これを踏まえ、3Dバイオプリンティング技術と臓器チップ技術（3Dプリンティング臓器チッププラットフォーム）を組み合わせれば、多細胞臓器チップで人体により近い3D組織を作ることができ、臓器機能や病気の臓器機能への破壊的影響を理解したり、薬物の臓器に対する効能や毒性をスクリーニングしたりするための有効な手段にもなる。ここでは、ハーバード大学医学部の Y. シュライク・チャン氏とトルコのコチ大学のサバス・タソグル氏のチームが、近年の 3D バイオプリンティングによる臓器チップの最新の進歩についてレビューしました。まず、著者らは、さまざまなバイオプリンティング技術（ノズルベースと光ベースのバイオプリンティング）と、各技術の利点、欠点、および主要な性能を紹介します。続いて、3D バイオプリンティングで一般的に使用されるバイオインクと細胞の種類について詳しく説明しました。次に、3Dバイオプリント臓器チップの最新の生物医学的応用について体系的にレビューしました（図1）。これには、心血管系、脳と血液脳関門、肺と呼吸器系、肝臓、腸、腎臓系、乳房、骨と軟骨系、皮膚における臓器チップの応用の進歩が含まれており、さまざまなケースにおける3Dバイオプリント臓器チップの設計上の特徴、利点、および制限が強調されています。最後に、著者らは、スマート生体材料と組み合わせた 4D バイオプリンティングを使用して、より複雑なバイオニック臓器オンチップモデルを構築できると提案しました。このレビューは、「3D バイオプリントオルガンオンチップ」というタイトルで Aggregate に掲載されました。

オリジナルリンク: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/epdf/10.1002/agt2.197

△3Dバイオプリンティング臓器チッププラットフォーム

記事の解釈:
1. 光ベースのバイオプリンティングは解像度が高く、複雑な 3D 構造の形成に使用できますが、コストが高く、材料の選択が限られているため、この方法の広範な使用は制限されています。ノズルベースのバイオプリンティングは低コストですが、解像度が中程度で、せん断応力が大きい（結果として細胞生存率が低い）という欠点があります。これを踏まえると、現在の技術（3D バイオプリント臓器チップなど）と組み合わせた新しい 3D バイオプリントまたはハイブリッドバイオプリントが現在の開発方向です。

2. マイクロ流体チップは高度に統合されており、分子レポーター、ナノバイオセンサー、高品質の画像機器と統合して培養状態をリアルタイムで監視し、酸素、グルコース、pH、乳酸、流体圧、組織バリアの完全性、細胞移動などの情報を取得して分析できます。

3. 臓器チップの最終的な目標は、患者固有の疾患の研究と多臓器レベルでの薬物スクリーニングを可能にするヒューマンチッププラットフォームを開発することです。しかし、複数またはすべての臓器に適合する単一の培養培地（つまり、血液の代替物）を見つけることは、将来的に探求する価値のある研究分野です。

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