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医学と工学を統合して損傷心臓を修復

September, 19, 2017, Toronto--フィクションを事実にする、カナダライトソース(CLS)シンクロトロン独自の生物医学イメージングと治療(BMIT)ビームラインとサスカチュワン大学(University of Saskatchewan)の学際的研究を組合せが、組織再生分野の雑誌Tissue Engineeringに発表された。
 サスカチュワン大学の研究者、Mohammad Izadifarは、損傷した心臓を修復する方法を開発するために医学と工学を結びつけようとしている。
 同氏は、キャンパスの3カ所、工学部、CLSと医学部で研究を進めた。医学部では、同氏はラットで心臓切開手術が認められており、この研究動物に関連した全ての倫理プロトコルを学んでいる。
 写真画像で確認し、CLSと協働して、Izadifarはすでに3Dプリントされた人の細胞、「心臓パッチ」が、理論通りに成長できることを証明している。
 実験マウスにインプラントされると、その心臓パッチは通常の医療イメージングでは見えなくなる。Izadifarは、実験マウスにインプラントした後の3Dプリント心臓パッチをモニタするために、CLSでX線イメージング技術を開発した。雑誌に提供されたCLS抽出写真は、人の細胞で3Dプリントされた心臓パッチを示している。これは200µm幅のストランドで調整され、各ストランド間が400µmとなっている。
 同氏によると、生きた人の組織のプリンティングの要点は、プリンターの「インク」となる適切なゲル媒体を見つけることである。
 同氏が選んだ「インク」つまりハイドロゲルは、自然の藻をベースにしたゲルで、これは人の身体への生体適合性が証明さており、非免疫性でもある。つまり人の身体が、そのゲルを拒絶することはない。また、それは生分解性であり、ある時点で身体がそのゲルを吸収し、それを除去する。
「目標は、患者から幹細胞をとって、体外で拡張し、心臓細胞に作り上げることである」と同氏は説明している。
 心臓がパッチを吸収し始めると、その細胞は成長して、3Dプリントされたパッチをゆっくりと柔らかな組織から高密度筋肉、つま心臓の筋肉へ変える。その間、全てがしかるべく機能すると、ラットの心臓は、血管を心臓パッチに突き出して新しい組織が健全に酸素を供給するようになる。
 重要な点は、その細胞を3Dプリントされた心臓パッチに合わせること、それらが確実にしっかりと結合すると、自然の心臓筋肉と同じように電気を伝導する。
 「それが心臓組織になるには、パッチはロバストで電気伝導性でなければならない。多様な3Dプリンティングパターンでわれわれは、パッチの上部さ、伝導性、細胞アライメントをコントロールすることができる。CLSで開発した医療イメージング技術を用いることで、治癒過程中、3Dプリントされた心臓パッチをモニタすることができる」と同氏は付け加え射る。