特殊な 3D プリンターを使用して人間の組織を印刷することは、臓器移植、癌治療、および抗生物質の開発への影響により、医療を一変させることが期待されます。
Luke Massella 氏は、彼自身の細胞から増殖させた代替膀胱を持って歩き回っている約10人のうちの1人です。
彼は二分脊椎という病気を持って生まれ、生まれつき脊椎に隙間がありました。
10歳までに、彼は12の手術を乗り越え、一生歩けないだろうという医師たちの最初の予想を打ち破りました。 しかしその後、膀胱の機能不全により、腎臓が機能しなくなりました。
「一生、透析をしなければならないかもしれないという可能性に直面しました」と、彼は言います。 「スポーツもできないし、弟と一緒に普通の生活を送ることもできません」
ボストン小児病院のアンソニー・アタラという進取の気性に富んだ外科医は、ルークの膀胱の小さな断片を取り出し、2か月かけて研究室で新しい膀胱を作り上げました。
それから14時間の外科手術で、彼は欠陥のある膀胱を新しい膀胱と入れ替えました。
“So it was pretty like getting a bladder transplant, but from my own cells, so you have not deal of rejection,” Luke氏は言います。
拒絶反応とは、体の免疫系が、他の生物から移植された細胞を攻撃することです。 患者自身の細胞から育てた組織を使うことで、この影響に対抗することができるのです。
ルークはコネチカットの公立学校でレスリングのコーチになり、27歳になった今は、ジュエリー業界でイベントを運営しています。
彼は13歳になるまでに17回手術を受けましたが、それ以降は受けていません。
アタラ博士の研究は、生体組織を製造するために改良した3Dインクジェット装置を使用する、バイオプリンティングに関係しています。
これらの人工臓器は、米国食品医薬品局による承認に向けて臨床試験が進行しています。
「これらの臓器を手作業で作る方法を知っている必要がありますが、その場合、バイオプリンターはまさにスケールアップのツールです」と、ノースカロライナ州の Wake Forest Institute for Regenerative Medicine のディレクターである Atala 博士は述べています。 次に、「血管や尿道のような管状の構造」はもう少し複雑で、「膀胱のような中空の非管状の器官」はさらに困難です。
しかし、最も難しいのは「心臓、肺、腎臓などの固い器官」で、「1センチメートルあたり非常に多くの細胞」が存在します。
これらの非常に複雑な臓器に対して、バイオプリンターは人間の手を凌ぐ精度を提供すると、彼は述べています。
多能性の可能性
バイオプリンティングは、2012年にノーベル賞を受賞した山中伸弥氏とジョン・ガードン卿による劇的な発見を受けて、一躍脚光を浴びました。
「ここ数年で多くのことが起こりました」と、バイオプリンティングの新興企業Biolife4dの最高責任者であるSteven Morris氏は言います。
Morris氏は、来年にかけて、これらの多能性細胞を使って心臓をバイオプリントしようと取り組んでいます。 4480>
そして最終的には、人自身の細胞から臓器をバイオプリントすることで、移植用臓器の「膨大な供給不足」を解決し、抗拒絶反応免疫抑制剤の必要性をなくすことができると、Morris 氏は述べています。
特殊なプリンタは、癌の腫瘍を再現することもでき、医師は「どの治療がその患者に特に有効であるか」をテストする機会を与えられます、とスウェーデンの新興企業Cellink社のCEO、Erik Gatenholm氏は言います。
バイオプリンタはまた、「新しい抗生物質がその特定の患者に効くかどうかをテストするために、少量の液体を素早く敷き詰める」方法を与えてくれます。
これは、従来の抗生物質では殺すことができない「スーパーバグ」の増加という、拡大しつつある抗菌剤耐性という深刻な問題に取り組むのに役立つ可能性があります。 トルコ西部のイズミル工科大学で研究グループを率いる生化学者の Ahu Arslan Yildiz 氏は、「バイオインク」は、印刷ノズルから押し出すことができるゲルで、細胞外マトリックスと呼ばれる、細胞間に横たわる懸濁液を模倣しています」と述べています。
そしてこれらの「ユニバーサル」バイオインクはますます「処理可能で扱いやすい」ものになっており、また毒性がないことも特徴だとYildiz女史は述べている。
急速に発展しているこの分野でのもうひとつのブレークスルーは、日本からもたらされました。 そして、いったん細胞が「あるレベルまで誘導されると、自己組織化と組み立てを始めます」と、カリフォルニア大学サンフランシスコ校の幹細胞・再生医療センターのディレクターであるArnold Kriegstein氏は言います。
その後、足場を取り除くことができます。
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しかし、南日本の佐賀大学の中山浩一氏は、足場なしで3D組織を作る方法を開発してきました。
医師であり、同大学再生医工学科の学科長である中山博士は、現在、「患者自身の皮膚細胞から作っただけの」透析チューブを移植する「大学初のヒト試験の準備中」です。
つまり、バイオプリンティングは大きな進歩を遂げ、私たちの多くに新しい息吹を与えることが期待されているのです。
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