財団法人神奈川科学技術アカデミー

 ホームイノベーションセンター過去の事業のご紹介> これまでの研究のご紹介> プリンティング技術で生きた生体組織を創り出す「バイオ・プリンティング」プロジェクト

プリンティング技術で生きた生体組織を創り出す「バイオ・プリンティング」プロジェクト

終了プロジェクト

研究概要

移植医療とティシュエンジニアリング

移植医療とティシュエンジニアリング

 普通の治療では予後不良の重症心不全、肝不全などの患者であっても、健康な心臓や肝臓に取り替えると、また元気になれる、これは、これまでの移植医療の実績から、明らかな事実です。しかし健康な移植臓器は簡単には手に入りません。移植が盛んな国ですらドナー臓器待ちが長期化し、ドナー不足は年々深刻化しいるのが現状です。もし、移植に使える健康な臓器が人工的に創り出せたら、問題は一気に解決できます。近年、細胞培養や生体材料などから、生きた組織や器官、更には臓器を人工的に作り出そうという研究活動が盛んに進められるようになってきました。このような研究分野をティシュ・エンジニアリング、組織工学と言い、科学の力で生体組織の構築を試み、最終的には移植ドナー不足の解決を目指す重要な研究のひとつです。

 現在、皮膚や軟骨などの単純な組織はすでに培養組織による治療が研究段階から実用段階に移行しつつあり、今後いろいろな器官、臓器へと研究が進むことが期待されています。しかし複雑な組織や重要器官や臓器は、顕微鏡レベルの特有のミクロ構造を成し、何種類もの細胞で構成された立体構造を持っています。現在まで様々な方法で体外で複雑な厚みのある組織を構築する手法が試みられていますが、未だ確立しておらず、研究の進展が求められています。

 そこで本研究では、カラーインクジェットなどの印刷技術、積層造形技術を活用して、実際に生きた細胞や生体を構成しているたんぱく質などを任意に精密にプリントアウトし、重ね塗り、積層することで、立体構造を持つ生きた生体組織を作製する技術と装置の開発を行います。これにより、従来の細胞培養法を越える画期的な生体組織作製の実現を目指します。

プロジェクトリーダー

中村 真人 氏中村 真人


【ライフサイエンス】

プリンティング技術で生きた生体組織を創り出す
「バイオ・プリンティング」プロジェクト

研究体制

期間 H17.4~H20.3 3年

研究内容

  生体組織の特徴は、顕微鏡でなければ見えないミクロの構造を持ち、何種類もの細胞と細胞外マトリクスと言われるたんぱく質で構成され、それが三次元立体構造を成しています。したがって、生体組織や臓器を人工的に作るためには、個々の細胞をそれぞれミクロのレベルで位置制御して、生体と同じミクロの立体構造を成すように三次元で作り上げる技術が必要です。本プロジェクトではインクジェット技術や精密工学技術を動員して、実際に生きた細胞や生体を構成しているたんぱく質などを任意に精密にプリントアウトし、重ね塗りすることで、三次元構造を持つ生きた生体組織を作製する高性能装置の設計と開発を行います。

1) インクジェット応用とバイオ・プリンティングへの特殊化

  身近なインクジェットプリンターは、『ピコリットルの液滴を制御』、とうたっていますが、調べてみると、細胞1個1個に匹敵するほどの解像度があり、何種類かのカラーインクを毎秒何万滴ものスピードで精密に位置を制御しながら塗布できる高性能マシンでもあります。ただ、生体組織を作るとなると、生きた細胞や生体成分を材料にせねばならないので、単なるインクを飛ばすのとは勝手がちがいます。そこで細胞や蛋白質への影響を精査し、よりダメージの少ない方法を検討し、また、柔らかだけれどもつぶれない立体構造をいかにして作るのか、など、生体組織専用に特殊化するための研究と工夫を行います。

生体組織の特徴
【図1】 生体組織の特徴
インクジェットプリンターの解像度
【図2】 インクジェットプリンターの解像度

2) 生体組織のデザイニングとバイオ・プリンティングによる作製

  生きた三次元組織を維持するためには、毛細血管を配置するなど栄養供給システムの構造設計と作製が欠かせません。小動物の心臓や肝臓などの組織標本をデジタル画像化し、バイオ・プリンティング用の三次元組織、臓器の三次元デジタルデータを作成するとともに、人工的な生体組織のデザイニングも行います。そして、そのデータをもとに、開発したバイオ・プリンティング装置で生きた生体組織を造形し、画期的な三次元生体組織作製の実現を目標とします。

オン・デマンド・バイオ・プリンティング
【図3】 オン・デマンド・バイオ・プリンティング

イノベーションセンター 研究支援グループ
TEL:044-819-2034 FAX:044-819-2026
研究推進グループ E-mail : res@newkast.or.jp

 前のページへ戻る    ページのトップへ戻る