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醫療新希望,3D列印血管與神經

2016/07/26

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         目前,在再生醫療領域,日本多家科研機構在研究使用3D列印技術生産血管等複雜組織。佐賀大學將iPS細胞(人體誘導多功能幹細胞)培育出的細胞群打印成管狀結構,製成血管。京都大學利用3D列印技術製成包裹著神經的筒狀組織,並將其移植到實驗鼠身上,實現了神經的再生。日本政府預計到2020年前後,iPS細胞將可用於治療心臟病等疾病,正在加緊掌握與人體組織形狀相近的人造立體組織移植技術。

  使用Bio3D列印機製成的管狀組織(照片由Cyfuse提供)
        iPS細胞不僅被用於治療眼部的疑難病症,未來還可能被用於治療心力衰竭和脊髓損傷。在培育用於移植治療的長血管和立體內臟時,管狀和袋狀的組織結構常需要使用很多細胞。研究團隊認為,既然3D列印技術的原理是層層疊加樹脂材料打印成立體作品,如果用細胞代替樹脂,也可以打印出立體的組織。

        佐賀大學教授森田茂樹的研究團隊將人類iPS細胞培養出可發育成血管的細胞群,並在多排細針組成陣列的微型基座上層層串起細胞,最後打印出長2厘米,直徑5毫米的管狀結構。

        將管狀結構細胞從細針上取下,內部使用培養液貫穿。數天後分化成不同種類的細胞會在內壁形成細胞層,最終形成血管。今後將在豬身上進行血管移植實驗。

        該研究使用了發源於九州大學的新創企業Cyfuse與澀谷工業合作研發的「Bio3D列印機」。

        目前有一種治療心肌梗塞的方法是摘取患者的其他血管來替代被淤塞血管。但這種方法對人體會造成很大的負擔,使用人工血管容易造成再次淤塞,因此人們對iPS細胞製成的血管期待很高。

        京都大學副教授池口良輔的研究團隊使用可分化成皮膚等組織的細胞,製成長8毫米,直徑3毫米的管狀結構。將其移植到被切除部分神經的實驗鼠的創口處,8周後管內産生了神經連接,老鼠恢復行走能力。可見,筒狀構造可培育長成神經的細胞,促進神經再生。計劃3年後將該技術投入臨床研究階段。
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