Tissue Engineering: The Short- and Long-Term Benefits of Bioprinting | 3D Cell Culturing | Corning

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医療処置や研究の場面で、生体組織、骨、血管、あるいは臓器全体を必要な時にいつでも作製できることを想像してみてください。

想像に留める必要はありません。すでに実現しているのです。

3Dバイオプリンティングのおかげで、今や科学者たちは生体組織を物理的に再現することができるようになりました。3Dプリンティングは単なる大きな商業機会ではなく、2024年までに医療用途だけで19億ドルのビジネスに成長する可能性があります。大変楽しみなことです。

研究者たちは組織工学の可能性を模索しています。心臓や肝臓などの反応性のある組織や臓器を細胞ネットワークとともにプリントできれば、いつか人間への移植が完全に可能になるかもしれません。

3Dバイオプリンティングの仕組み

3Dバイオプリンティングは、細胞バイオインクを使用しますが、構造的な支持体として、あるいは特定のニーズを満たすために、Corning® マトリゲル基底膜マトリックスなどの物質と組み合わせて使用します。その後、インクは、スキャフォールドなしでも固定できるTranswell® パーミアブルサポートのようなパーミアブルサポート製品にプリントされます。

研究企業であるOrganovo社は、この手法を活かすことに成功しました。バイオプリントされた材料から細胞同士の関係を促進する事ができる独自の3Dバイオプリンターを開発したのです。

しかも、長い時間をかけずに作ることができます。例えば、24ウェルのTranswellインサートでは、60分で組織をプリントすることができます。

今日、明日、そして未来にもたらすもの

そのスピードと可能性を考えると、3Dバイオプリンティングは医療における次なる革命となり得るでしょうか?業界のオピニオンリーダーは、3Dバイオプリンティングは短期的にも長期間にも価値をもたらす可能性があると考えています。

例えば、バイオプリンティングの短期的な利点には、以下のようなin vivoおよびin vivo様のアプリケーションが上げられます。

  • 疾患モデルの作製:バイオプリンティングは、3D細胞培養を強化することで、研究者が病態の組織学を再現し、バイオマーカーなどの活用を探求し、疾患の進行をよりよく理解することを可能にします。
  • 毒物学的スクリーニング:Organovo社がヒトの肝臓組織で行っているように、研究者は有機物をバイオプリントしてヒト組織で薬物毒性試験をすることができます。
  • シンプルな組織置換:科学者たちは、心臓弁、耳、軟骨などのシンプルな組織をバイオプリントするための概念実証型のアプリケーションをすでに確立しています。また、生体吸収型気管スプリントの乳児への移植に成功しています。

バイオプリンティングの長期的なメリットとしては、以下が考えられます。

  • 複雑な臓器置換:生存能力のある代替臓器を作れるようになるまでにはまだ20年はかかるかもしれませんが、もし作れるようになれば、臓器提供者不足を補い、臓器移植を劇的に変えることができるのではないかと多くの研究者が考えています。
  • 再生と4Dバイオプリンティング:バイオプリントされた材料は、新しい生物学的環境の中で細胞機能を進化させ続けるため、患者と共に成長する小児用心臓のプリントなど、組織工学のさらなる可能性が拓けてきました。
  • In Situ バイオプリンティング:私たちはいつの日か、直接ヒトの体内で生体組織を作り出すことができるのでしょうか?皮膚組織のin situプリンティングの成果を見る限り、答えははっきりと「イエス」であるように思われます。

バイオプリンティングの発展に障壁がないわけではありません。しかし科学者たちはすでにそれらを克服するための最適な戦略に取り組んでいます。細胞機能を持つ高度なバイオインクを作製する能力は、問題解決への大きな鍵となります。そして、複雑なヒト組織を作るためには、それを維持するための複雑な血管網が必要です。

このような課題に真正面から取り組むには、in vitroでの組織生態系を完成させるための最適なツールと材料が必要です。Organovo社や他の研究者が3Dバイオプリンティングの可能性を拡大し続ける中で、パーミアブルサポート製品やハイドロゲル製品で支援できることに喜びを感じています。