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立体臓器作製にものづくり技術
半導体加工応用や３Ｄプリンター 再生医療、臨床広げる
再生医療に使う組織や臓器を最新のものづくりの手法で立体的に作る技術の開発が相次いでいる。佐賀大学は３次元（３Ｄ）プリンターを活用し、膝の半月板に似た組織を作ることに成功。慶応義塾大学は半導体加工技術を応用した培養装置を使い、内部に血管のある肝臓組織を育てた。今後、移植に必要な複雑な形をした組織や臓器の作製が進む可能性がある。
慶大は培養装置をつくり、内部に血管のある肝臓組織を育てた（慶大提供）
佐賀大は半月板に似た立体組織を作製した（佐賀大提供）
事故や病気で傷んだ組織や臓器の機能を取り戻す再生医療はこれまで、細胞や単一の組織を移植するだけで、治療できる病気は限られていた。臨床への応用を広げるには、たくさんの細胞で構成される立体的な組織や臓器を作る必要がある。
佐賀大の中山功一教授らは、ウシの膝の関節から軟骨細胞を採取し、３Ｄプリンターで半月板に形状が似た組織を作った。パソコンであらかじめ作りたいデザインを作成。３Ｄプリンターがデザインに沿って細胞の塊を吹き出し、剣山に似た器具の上に２時間ほどかけて機械的に積み上げていく。
さらに２週間ほど培養すると、縦１センチメートル、横４ミリメートルの半月板と同じような形状の組織になった。培養法を工夫することで、表面が滑らかでふっくらした自然な形になった。将来は人間の細胞を使った半月板を作り、移植医療への応用を目指す。
慶大の須藤亮准教授らの技術は、透明なシリコーンゴムでできた基板に半導体製造などの微細加工技術で非常に小さな溝を掘った装置を使う。血管のもとになる血管内皮細胞と肝細胞を別々に微細な溝に注入し、その間をコラーゲンで仕切った。
内皮細胞はコラーゲンに潜り込んで毛細血管を網目状に作り、３週間ほどで立体的な肝臓組織ができた。
肝臓のような臓器は血管網を持つなど構造が複雑で、立体的に作るのが難しい。毛細血管を張り巡らせることができれば、将来の移植用臓器の作製に役立つ。
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医学・工学の融合カギ
再生医療では、臓器や組織の細胞を立体的にする技術が重要になる。細胞を培養するだけでは、精巧な立体臓器や組織を作るのは難しいからだ。
先行しているのが、ブタなどの動物の体内で臓器を作る「臓器工場」だ。動物が受精卵から成体に育つ仕組みを活用し、他の細胞と一緒に育つ過程で人間の臓器を作ってもらう発想だ。例えば、肝臓に育つ「タネ」をマウスに移植し、体内で立体的な構造のミニ肝臓に育てるといった研究が成果をあげている。
ただ動物の体内では、狙った通りの形状に育てるのが難しい。一部の研究は倫理的な課題をはらむ。動物の体を使うことに批判的な意見もある。
工学的な手法を活用するやり方は、狙った通りの立体構造を作りやすい。３Ｄプリンターや微細加工などの技術は医療応用が始まっており、再生医療も有望分野の一つとされる。生きている細胞を扱う難しさや臓器工場よりも手間とコストがかかるといった課題を克服できれば、移植用臓器の製造法の主流になる可能性を秘めている。
工学分野の多くの研究者たちが自分の成果を生かそうと取り組んでおり、医学の研究者と連携する事例も増えている。医療と工学の融合が立体臓器を実現するためのカギになりそうだ。
［日経新聞４月１日朝刊Ｐ．１６］
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頭蓋骨を3Dプリンターでプリントアウトし移植手術
中込 翔 / 1日 ago
私達人間の「骨」は人体の最も基本的な要素であると同時に最も大切な構成要素と言っても過言ではない。世の中には、稀に骨に異常をきたす病気が存在し、一度こうした異常が頭蓋骨で起こってしまうと、脳に対する影響が甚大である。今回オランダで治療を受けた女性はそうした深刻な病状に悩む女性で、現状改善のため３Dプリンターによるプラスチック頭蓋骨の移植という世界初の手術を行った。
深刻な骨の病気
その女性は頭蓋骨が厚くなる病気で悩んでいた。一見なんともないような事実だが、このことによって彼女は深刻な頭痛や視力にまで影響が出ていたということである。これはいずれも頭蓋骨の骨が厚くなりすぎることによる脳への圧迫が原因だと考えられている。
頭蓋骨を3Dプリントアウトする
今回手術を行ったのはオランダにあるMedical Center Utrecht大学で、オリジナルの形を寸分狂わないプラスチック性の頭蓋骨をプリントアウトし、移植手術を行ったということだ。今回その手術の執刀医を務めたBon Verweij医師によると、まったく同じ形状の頭蓋骨を用いることで、彼女が手術をしたのかすら分からないような完璧な施術が施せるということである。
Verweij医師の研究チームは以前3Dプリンターで頭蓋骨の一部を入れ替える手術を成功させていたが、今回ほど大部分の頭蓋骨を入れ替えるのははじめてだったという。
筆者の所感
３Dプリンターと医療の相性の良さは折り紙つきであるということは以前も話したと思うが、ついに人間の最もデリケートな部分でもある頭への応用も可能になってきたことを示す一例である。未だに残る問題としては人体への生体適合性だと思うが、そうしたところをどうやって解決していくのか期待したいところである。
参考URL：
• http://www.medgadget.com/2014/03/womans-native-skull-replaced-with-3d-printed-plastic-model.html
• http://www.popsci.com/article/science/woman-has-her-skull-replaced-3-d-printed-plastic-one
• http://www.mirror.co.uk/news/technology-science/technology/3d-printing-surgery-woman-entire-3293345
• http://www.dailymail.co.uk/health/article-2589941/Woman-brain-crushed-rare-bone-condition-WHOLE-skull-replaced-body-3D-printer.html
http://healthtechnews.jp/2014/04/04/skull-3d-printed/
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