SUTDの研究者が3Dプリンターを使って幹細胞から心臓細胞を作成

すべての人間は1個の細胞から始まり、それが分裂して最終的に胚を形成する。 幹細胞を分化させれば、体外で臓器を成長させたり、損傷した成体細胞、特に脳や心臓のように複製能力が非常に限られている細胞を置き換えたりすることができるためです。

また、自然な細胞発生のプロセスにヒントを得て、胚様体と呼ばれる小さな細胞の集合体、または球体に幹細胞を詰め込むという別の方法もあります。 実際の胚と同様に、胚様体における細胞間の相互作用が分化の主な原動力となる。 この胚様体の作製から、細胞数、サイズ、胚様体の球形度などのパラメータが、生成される細胞の種類に影響を与えることがわかった。

しかし、科学者はそれらのパラメーターをコントロールすることができないので、苦労して大量の胚様体を作り、研究するのに適した特徴を持つ特定のものを選ばなければなりませんでした。

この課題を解決するために、シンガポール工科デザイン大学（SUTD）の研究者は、胚様体における幹細胞の分化を制御するために、アディティブ マニュファクチャリングに着目しました。 彼らの研究結果は、Bioprinting に掲載されました。

3D 製造とライフ サイエンスの研究領域を組み合わせた学際的アプローチを採用し、博士課程の学生 Rupambika Das と助教授 Javier G. Fernandez は、微細に調整された形状を持ついくつかのマイクロスケールの物理デバイスを 3D プリントしました。 彼らはこの装置を用いて、胚様体の形成を通じて幹細胞をこれまでにない精度で分化させることを実証しました（画像参照）。 この研究では、心臓に存在する細胞である心筋細胞の生成を促進するためのパラメータを調整することに成功しました。 ほんの数年前までは考えられなかったような精度、スピード、コストが実現しつつあります。 私たちが実証したのは、3Dプリンティングが、幹細胞の分化の結果をコントロールできる幾何学的精度のポイントに到達したということです。 研究代表者のSUTDのJavier G. Fernandez助教授は、次のように述べています。「生物学における3Dプリントの利用は、細胞を含んだ細胞を用いて人工組織をプリントし、人工臓器を『ひとつずつ』構築することに強く焦点を当ててきました。 今回、私たちは、3Dプリンティングが、生体内で成長するのと同じように実験室で成長する細胞を制御できる、生物学にヒントを得たアプローチで使用できる可能性を示しました」と、筆頭著者でSUTDの博士課程の学生であるRupambika Das氏は述べています。