ニューロン細胞をバイオプリントする新しい方法を開発

ニューロン細胞をバイオプリントする新しい方法を開発健康

コンコルディア大学の博士号取得者であるHamid Orimi氏は、この新技術が薬剤開発や将来の進歩に拍車をかける可能性があると語ります。

コンコルディアの博士課程の学生を含む研究グループは、成人の神経細胞をバイオプリントする新しい方法を開発しました。この研究では、細胞の生存率と機能性を高いレベルで維持する新しいレーザー支援技術を用いています。

博士課程の学生であり、2020-21年度公的奨学生であるHamid Orimi氏とその共同研究者らは、彼らが開発した新しいバイオプリンティング技術の実現可能性について、Micromachines誌に掲載された論文で発表しました。彼らが開発したLIST(Laser-Induced Side Transfer)と呼ばれる手法は、粘度の異なるバイオインク1生きた細胞および印刷後の細胞の接着、増殖、分化を支援する細胞外マトリックス環境を模倣した生体材料から構成されます。を使用することで、既存のバイオプリンティング技術を改善し、より優れた3Dプリントを可能にすることを示しています。Orimi氏は、コンコルディアの共同研究者であるジーナ・コーディ工学部のSivakumar Narayanswamy教授、CRHMRの共同研究者であるChristos Boutopoulos教授、モントリオール大学の共同研究者らとともに、2020年にネイチャー誌「Scientific Reports」にこの方法を初めて発表しました。

Orimi氏は、主著者のKatiane Roversi氏、モントリオール大学(UdeM)のSebastien Talbot氏とBoutopoulos氏、ブラジルのサンタカテリーナ連邦大学のMarcelo Falchetti氏とEdroaldo da Rocha氏と共同で、この新しい論文を執筆しました。その中で研究者たちは、この技術を使って、末梢神経系の重要な構成要素である感覚ニューロンのプリントに成功したことを示しています。これは、病気のモデル化、薬物検査、インプラントの製作など、バイオプリンティングの可能性を長期的に発展させる上で有望であるとしています。

生存可能で機能的

研究チームは、マウスの末梢神経系から採取した後根神経節(DRG)ニューロンを用いて、この技術を検証しました。ニューロンはバイオインク溶液に懸濁され、生体適合性のある基板の上に置かれた四角いキャピラリー2物理学や化学などの実験に用いられる「髪の毛のように細い」管のこと。に取り込まれました。キャピラリーの中央部に低エネルギーのナノ秒レーザーパルスを照射すると、マイクロバブルが発生し、これが膨張して細胞を含んだマイクロジェットが下の基板上に放出されました。サンプルは短時間培養された後、洗浄され、再び48時間培養されました。

その後、プリントされた細胞の能力を測定するために、いくつかのテストを行いました。生存率の測定では、プリントしてから2日後に86%の細胞が生存していることがわかりました。研究チームは、レーザーのエネルギーが低ければ低いほど、生存率が向上することを指摘しています。レーザーのエネルギーが高いと、熱力学的に細胞にダメージを与える可能性が高くなります。

そのほかにも、神経突起伸長(成長中の神経細胞が誘導信号に反応して新たな突起を生成すること)、神経ペプチドの放出、カルシウムイメージング、RNAシーケンスなどのテストが行われました。全体的には、この技術がバイオプリンティングの分野で重要な貢献ができることを示唆する、有望な結果が得られました。

人にも動物にもやさしい

「一般的に、バイオプリンティングの話をすると、すぐに結論を出してしまいます。これは長期的な目標ではありますが、私たちはそこからかなり離れたところにいます。しかし、この技術を利用する方法はまだたくさんあります。」とOrimi氏は言います。

最も身近なところでは、創薬です。神経を回復させる薬などの創薬に大いに役立つ細胞移植の研究を継続するための承認を得たいと考えています。

また、この技術を使うことで、動物実験が減るというメリットもあるとOrimi氏は言います。人間に役立つ実験を行うために安楽死させる動物が減るという人道的な側面があるだけでなく、動物ではなく人間の組織を使って実験が行われるため、より正確な結果を得ることができます。

Published by University of Concordia. Hamid Ebrahimi Orimi et al, Drop-on-demand cell bioprinting via Laser Induced Side Transfer (LIST), Scientific Reports (2020). DOI: 10.1038/s41598-020-66565-x

 

 

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