人工肝小葉！バイオニック肝臓の新たな道を切り開きます！

最近、研究者らは、細胞の種類、密度、分布に関して高い精度でバイオニック肝小葉を同期的に構築するための、新しい 3 次元印刷細胞シート組み立て戦略を提供しました。

3D印刷細胞シートを組み立てるための戦略

背景

バイオエンジニアリングされた肝臓組織は、肝臓疾患の治療に有望です。一般的に言えば、人間の肝臓は、血管と胆管のネットワークと組み合わされた小さな放射状の肝小葉で構成されています。肝臓の構造を模倣するために、3 次元の生体模倣肝臓モデルを製造するための多くの戦略が開発されてきました。現在の報告によると、研究者は、材料キューの幾何学的グラフィックスを適用し、間質微細構造をシミュレートし、細胞分布といくつかの肝臓機能を実現することで、人間の実質細胞、間質細胞、さらには血管細胞を特定のグリッド構造に配置することができます。

近年のマイクロナノテクノロジーの発展により、バイオプリンティングなどの組織工学技術により、3次元構造の生物組織を構築できるようになり、さらにバイオニクスや血管網、微小循環系の構築も実現しています。現在の技術は肝臓の生体模倣構築において多くの成功を収めていますが、現在の研究のほとんどは肝臓の幾何学的構造の単純な模倣に過ぎず、細胞の積み重ねや多細胞構造の相互作用の高密度構成を構築することが難しく、肝臓組織工学において満足のいく結果が得られていません。したがって、細胞の種類、密度、分布の同期構築を実現することは、バイオニック肝臓生物組織工学における重要な研究方向であり続けます。

研究ハイライト

高解像度の肝小葉を確立するために、空間プロテオームデータセットを使用して、正常なヒトの肝臓における複数の細胞特異的成分を特定しました。研究者らは、これらのデータと細胞膜シート技術に基づいて、新たに開発された3次元印刷戦略を使用して、肝細胞シートから六角形の中空断面構造を持つ肝細胞シートを印刷および切り出しました。

研究者らは、さまざまな自己組織化方法を通じて、複数の弁葉の重ね合わせと複数の弁葉構造の統合を実現し、肝臓の微視的単位をシミュレートしました。さらに、研究者らは、組み立てられた小葉構造の中空断面に血管内皮細胞を浸潤させ、栄養素の拡散と薬剤の灌流のための血管化されたチャネルを備えたバイオニック肝小葉を得た。

研究者らは、これらの血管化されたバイオニック肝小葉をマイクロ流体と統合することで肝臓チップを構築し、薬物スクリーニングへの応用を検証した。最後に、研究者らは血管新生したバイオニック肝小葉をさらに大きな生理学的構造に組み立て、肝不全のラットに原位置移植することで肝臓再生を促進する能力を実証した。

要約すると、この新しいタイプのバイオニック肝小葉は、肝臓組織工学に大きな可能性を秘めた構築方法を提供します。関連する研究論文が最近、Science Bulletin に掲載されました。

詳細は原文をご覧ください

ジンリン・ワン、ダンチン・ファン、ハンシュウ・チェン、ユアンジン・チャオ。 3 次元印刷細胞シートからの生体模倣肝小葉。サイエンス速報2024;土井: 10.1016/j.scib.2024.02.030