科学者は患者の組織を使用して3D心臓を「印刷」します
3D印刷は過去数年間で飛躍的に進歩しましたが、機能している人間の臓器を印刷するために3D印刷を使用することはまだ遠い夢です。しかし最近、科学者たちはこの夢を一歩近づけました。
画像クレジット：Advanced Science 2019 The Authors
心血管疾患は、米国の主要な死因です。
米国疾病予防管理センター（CDC）によると、米国では毎年61万人が心臓病で亡くなっています。
それが最終段階に進んだら、唯一の治療選択肢は心臓移植です。
心臓ドナーが少なすぎるため、命を救う移植を待つのは長いです。
科学者たちは、移植の必要性を取り除くか延期するために、既存の心臓組織にパッチを当てる方法を見つけることに熱心です。
たとえば、外科医が心臓に材料を注入できる場合、それは細胞をサポートし、細胞の再編成を促進するための一時的な足場を形成する可能性があります。
このいわゆる心臓組織工学には多くの問題があります。主に、科学者は体が拒絶しないタイプの材料を見つける必要があります。研究者はすでにさまざまな材料と方法を試しましたが、完璧な候補は患者の体からの細胞です。
バイオインクと幹細胞
近年、研究者は人体組織を人工的に複製することに向けていくらかの進歩を遂げました。
イスラエルのテルアビブ大学の科学者グループは、この作業をさらに一歩進め、心臓組織工学を次の段階に進めました。
「これは、細胞、血管、心室、および心室でいっぱいの心臓全体をうまく設計し、印刷することに成功したのは、これが初めてです。」
主任研究員のTalDvir教授
科学者たちは、これまでの人工心臓に最も近いものを作成できる画期的なアプローチを設計しました。
彼らの最初のステップは、患者から脂肪組織の生検を行うことでした。次に、彼らは細胞性物質を非細胞性物質から分離しました。
研究者らは、脂肪組織の細胞を再プログラムして多能性幹細胞にし、心臓の成長に必要なさまざまな種類の細胞に成長させることができます。
非細胞材料は、糖タンパク質やコラーゲンなどの構造成分で構成されています。科学者たちはこれらを「バイオインク」に変えるために修正しました。
次に、彼らはこのバイオインクを幹細胞と混合しました。細胞は心臓細胞または内皮細胞（血管を裏打ちする）に分化し、科学者はこれを使用して血管を含む心臓パッチを作成することができました。
彼らはジャーナルに掲載された最近の論文で彼らの方法を詳細に説明しています 先端科学.
「うさぎの心臓の大きさ」
「この心臓は、人間の細胞と患者固有の生物学的材料から作られています。私たちのプロセスでは、これらの材料は、複雑な組織モデルの3D印刷に使用できる、糖やタンパク質でできた物質であるバイオインクとして機能します」とDvir教授は述べています。
彼はさらに次のように述べています。「人々は過去に心臓の構造を3Dプリントすることができましたが、細胞や血管ではできませんでした。私たちの結果は、将来的にパーソナライズされた組織や臓器の交換を設計するための私たちのアプローチの可能性を示しています。」
彼らの技術の可能性を実証するために、科学者たちは血管と細胞を備えた、小さいが解剖学的に正確な心臓を作成しました。
「この段階では、私たちの3D心臓は小さく、ウサギの心臓のサイズです」とDvir教授は言います。 「しかし、より大きな人間の心臓には同じ技術が必要です。」
この技術が心臓移植に取って代わることができるにはまだ非常に遠いことは注目に値します。これは、かなり大きなステップではありますが、パスに沿ったもう1つのステップです。
Dvir教授が言うように、重要な次のタスクは、彼らに心のように振る舞うように教えることです。彼は、彼らが「印刷されたハートをさらに発展させる必要がある」と説明しています。細胞はポンプ能力を形成する必要があります。彼らは現在契約することができますが、私たちは彼らが協力する必要があります。」
「私たちの希望は、私たちが成功し、私たちの方法の有効性と有用性を証明することです」と彼は続けます。
まだ長い道のりがありますが、研究者たちは彼らがどれだけ遠くまで来たかに興奮しています。
「たぶん、10年以内に、世界中の最高の病院に臓器プリンティングがあり、これらの手順は日常的に行われるでしょう。」
TalDvir教授
