血管を含む生きている皮膚の合成

レンセラー工科大学の研究者たちが、血管が詰まった生きた皮膚を3Dプリントする方法を開発した。

Tissue Engineering Part Aのオンライン版で本日発表されたこの進歩は、われわれの体が自然に作り出す皮膚に近い移植片を作り出すための重要な一歩である。

レンセラー工科大学でこの研究を率いた(シービーエス)のメンバーで、化学・生物工学の准教授を務めるパンカイ・カランド氏は、

「現時点では、臨床製品として入手できるものは、どちらかというと高級なバンドエイドのようなものだ。」と語る。

「創傷治癒を促進するが、最終的には脱落するだけであり、宿主細胞とは決して統合しません。」この統合に対する大きな障壁は,皮膚移植片における機能的血管系の欠如であった。

Karande氏は数年前からこの課題に取り組んでおり、これまでに、研究者が二種類の生きたヒト細胞を取り出して「バイオインク」にし、それを皮膚のような構造に印刷できることを示す最初の論文を発表している。

それ以来、彼と彼のチームは、脈管構造を組み込むためにエール大学医学部の研究者と協力している。

この論文で研究者らは、血管の内側を覆うヒト内皮細胞や、内皮細胞の周囲を包むヒト周皮細胞などの重要な要素に、動物のコラーゲンや皮膚移植片に典型的にみられる他の構造細胞を加えると、細胞は数週間以内に連絡を取り、生物学的に意味のある血管構造を形成し始めることを示した。

Karande氏がこの開発について説明しているのを見ることができる。

「私たちは生物学の再現に取り組むエンジニアとして、生物学は研究室で作る単純なシステムよりもはるかに複雑であるという事実を常に認識し、認識してきました。」とカランド氏。

「私たちがその複雑さに近づき始めると、生物学がそれに取って代わり、自然界に存在するものにどんどん近づいていくことに、私たちはうれしい驚きを覚えました。」

イェール大学の研究チームが特殊なマウスに移植すると、レンセラー工科大学の研究チームがプリントした皮膚から採取した血管が、マウス自身の血管と連絡を取り始めた。

「これは非常に重要なことですなぜなら移植片に血液と栄養分が移動して移植片が生き続けるようにしているからです」とカランド氏。

これを臨床レベルで使えるようにするには、CRISPR技術のようなものを使ってドナー細胞を編集し、血管を患者の体に統合して受容できるようにする必要がある。

「まだその段階ではありませんが一歩近づいています」とカランド氏。

「この重要な発展は、精密医療における3D生検の大きな可能性を浮き彫りにしている。精密医療では、特定の状況に合わせて、最終的には個人に合わせて解決策を調整することができる。」とCBISのディーパック・バシシ所長は述べ、「これは、レンセラー工科大学のエンジニアたちが人間の健康に関する課題をどのように解決しているかを示す完璧な例です。」とカランド氏は述べた。

しかし、彼のチームが作成した移植片は、糖尿病や褥瘡など、より個別的な問題を抱えている人々の支援に、研究者たちを近づけるものです。

「これらの患者にとっては、これらは完璧であろう。なぜなら、潰瘍は通常、体の別々の部位に現れ、より小さな皮膚片で対処できるからである。」とカランド氏。

「糖尿病患者の創傷治癒には通常、より長い時間がかかるが、これはまた、その過程を加速するのに役立つ。」