3DプリンターとiPS細胞で本物同様に機能する「ミニ肝臓」をプリントすることに成功

心臓・肝臓・腎臓などをドナーから移し受ける臓器移植は移植希望者が増加する一方で、移植可能な臓器を提供できるドナーが不足しがちという問題を抱えています。そんな中、3Dプリンターで人工多能性幹細胞(iPS細胞)由来の生体インクを出力することで、小さいながらも機能する肝臓の生成に成功したことが発表され、臓器移植問題の解決策として期待されています。

3D bioprinting of liver spheroids derived from human induced pluripotent stem cells sustain liver function and viability in vitro - IOPscience
https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1758-5090/ab4a30

The next 3D-printing craze? It could be functioning 'mini-livers' | Inverse
https://www.inverse.com/article/61829-3d-print-liver-organs

臓器移植でのドナー不足問題を解決するため、臓器を3Dプリンターを使って作り出す技術は近年精力的に研究されており、2019年4月にはイスラエルの研究チームが心臓を3Dプリンターで出力することに成功しています。

世界で初めて3Dプリンターと人間の細胞を使って心臓を作ることに成功 - GIGAZINE

ブラジルのサンパウロ大学の研究チームは、3人のボランティアにより提供された血液からiPS細胞を作成。その後、肝細胞になるようにiPS細胞を誘導し、肝細胞以外の細胞と混合してあらかじめ作ったスフェロイド(細胞塊)を生体インクとして3Dプリンターで出力し、18日間かけて培養したとのこと。

以下のムービーでは、実際に3Dプリンターからスフェロイドを出力するところを見ることができます。

Tecido de fígado criado em impressora 3D evita rejeição - YouTube


以下が実際に出力されたスフェロイドの1つで、サンパウロ大学のロゴである「USP」の文字に形成されています。

18日後に出力した組織を確認したところ、小型の肝臓といえるものができあがっていたと研究チームは報告しています。この肝臓は小規模ながら本来の肝臓と同じ機能を有しており、肝細胞だけで作った組織よりも長く肝臓としての機能を維持したそうです。

サンパウロ大学生物科学研究所の研究員で、論文著者であるエルネスト・グラール氏は、今回の研究で行われたプロセス全体はわずか90日で完了すると述べ、「肝細胞単一ではなく、3Dプリンターで出力する前にスフェロイドを構成することで、従来の3D生体プリントによる臓器生成よりも大きな成功を収めました」とコメントしてます。

また、グラール氏は今回の技術が移植用の肝臓を提供するために役立つと主張し、「私たちは小規模な実験レベルで肝臓の3Dプリントを行いましたが、この技術は投資と関心があれば容易にスケールアップできます」と述べました。