Matteo Moretti博士、ディレクターEOC、次世代のエンジニアリング組織の開発における現在の進歩について説明します。
the生物組織の再生および臓器in vitroほぼ25年前に出現したアイデアであり、これらの先駆的な試み以来、多くの進歩が行われています。1 しかし、この分野での最大の課題の1つは、充電される血管系の作成であり続けていますin vitro再生された組織と臓器は、何が起こるかと同様に、それらを生かし続けるためにin vivo。確かに、酸素拡散だけでの発達が制限されますin vitro短命の低い細胞密度、マイクロメータースケール組織への組織。したがって、灌流可能な循環ネットワークの実装は、高度として埋め込まれたり採用されたりすることができる密な、厚い、微細構造化された臓器固有のユニットをエンジニアリングする前提条件を表していますin vitro生理学と病気を研究するモデル。
in vivo、血管系は、動脈や静脈などの大きなCMスケールの血管から少数のミクロンの直径の毛細血管まで、階層構造に及び、セリシテによって支持された内皮細胞の層で内部的に覆われている階層構造を提示します。 。2,3
ただし、そのような方法論で得られた血管の木の幾何学は、血管の複雑な階層構造から非常に遠いものでした。 3D印刷方法論の最近の進歩（例：ステレオリソグラフィまたは犠牲の文章）により、ハイドロゲルブロック（MMからCMスケール）に生成された血管構造を改善することができました。in vivo微小循環、生物学的（内皮細胞）成分である。4,5これらの方法は、周囲の組織の成長をサポートする急速に灌流可能なMM/CMスケールシステムの生成に役立つことが証明されています。しかし、彼らは現在、を特徴づける生理学的細胞組織が欠けていますin vivo血管ニッチ、毛細血管構造は壁画細胞（周皮細胞、平滑筋細胞）によって包まれ、間質細胞（線維芽細胞）および組織特異的細胞（例えば、骨芽細胞、神経細胞、星、星、星、星状細胞）に囲まれています。ネットワークとその臓器固有の分化へ。
この複雑な多細胞組織は、現在、自己組織化の自然原理に基づいた高度な3Dモデルによってのみ達成されています。次に、血管新生のプロセス（すなわち、分散した内皮細胞の自発的な組織が接続されたチューブ様構造に）を通じて形成されます。6同じテクニックを活用して、私たちのグループは最初のものについて説明しましたin vitro灌流可能な血管ネットワークを備えた骨のモデル、マイクロ流体デバイス内で、内皮、間葉系細胞、骨芽細胞が埋め込まれたヒドロゲルを囲みます。7
少量組織内の多細胞血管ネットワークの生成で、いくつかの成功が達成されたとしても、in vitro生理学と病気のモデリングでは、高度な組織には課題が開いたままです。これに関連して、MMスケール上に均一に拡張された複雑な多細胞血管ネットワークを生成する方法は、関連する寸法の血管新生構成を生成することを目的とした骨特異的微小環境と組み合わせて開発されました。8 組織コンストラクト内の血管樹のジオメトリとアーキテクチャをさらに改善するために、事前に設計された容器とマルチスケール容器の自己組織化ベースのシステムの統合が役立ち、両方の戦略の利点を組み合わせることで役立ちます。9
対処する最後の側面は、生成された組織の低い細胞性ですin vitro。この目的のために、圧縮された細胞とより複雑なオルガノイドのスフェロイドの製造は現在、積極的な研究の問題です。
結論として、生理学的様血管ネットワークの達成に向けていくつかの進歩がなされました。in vitro製造された生物組織。標準化されたプロトコルの導入と、モデルの病理学的模倣コンポーネントを保証する関連する患者由来の原発細胞の使用により、病気の組織の血管新生複製は、ファーマ産業の重要なツールを表し、新しい薬物を効率的にテストすることができますin vitro.
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参照
- Langer R and Vacanti C、Science 1993
- Miller JS、Nature Materials 2012
- Zheng Y、PNAS 2012
- Grigoryan B、Science 2019
- Skylar-ScottMA、Science Advances 2019
- Jeon J、Integrative Biology 2014
- Jeon J、PNAS 2015
- Bersini S、Biomaterials 2016; Bongio M et al、Nanomedicine 2016
- Arrigoni C、Adv Healthcare Mater、2016
