スタンフォード大学、バイオプリントされた人間の心臓を生きたブタに移植

患者の臓器が機能不全に陥り始めると、多くの場合、唯一の選択肢は移植です。移植は命を救うことはできますが、答えは簡単ではありません。提供された臓器は不足しており、待機リストの中で多くの患者が亡くなっています。たとえ一致する臓器が見つかったとしても、レシピエントの免疫系はその臓器の細胞を異物とみなして攻撃し、拒絶反応を引き起こします。免疫抑制剤はこのような事態を防ぐことができますが、これにより患者が他の病気にかかりやすくなる可能性があります。

理想的な解決策は、患者から幹細胞を抽出し、それを使用してまったく新しい臓器を 3D プリントすることです。これは必要なときにいつでも実行できるだけでなく、レシピエント自身の細胞から作られるため、臓器拒絶反応は過去のものになります。このビジョンを実現するために必要な技術は、これらの組織に血管を印刷する機能など、近年着実に発展しています。

今、私たちはこの可能性のある未来に向けて大きな一歩を踏み出しました。スタンフォード大学の科学者チームは、機能する人間の心臓をバイオプリントし、それを生きたブタに移植してそのような処置の実現可能性をテストするという、高等研究計画局-H（ARPA-H）から2,630万ドルの連邦契約を獲得した。

このプロジェクトの主任研究者であるマーク・スカイラー・スコット氏は、「これはまさにムーンショットレベルの取り組みだが、完全で複雑な人間の臓器をバイオプリンティングするための原材料はすでに準備が整っている。血管系を利用すれば、移植して生存できる厚い組織の大きな塊を作成する能力がある。これにより臓器バイオファブリケーションの時代が始まる」と述べた。

研究チームは、自動バイオリアクターのバンクを使用して、心室心筋細胞と心房心筋細胞（心臓の拍動時に収縮を担う）、電気信号を生成し天然のペースメーカーとして機能する結節細胞、プルキンエ線維を形成する細胞（電気信号を伝達する）、平滑筋細胞、マクロファージと呼ばれる免疫細胞、血管内皮細胞など、人間の心臓を作るのに必要なすべての種類の細胞を増殖させることを計画している。これらの細胞混合物をバイオプリンターに供給し、完全に機能する人間の心臓を 3D プリントするための「インク」として使用できます。

研究チームによると、このバイオリアクターは、2週間ごとに心臓を印刷するのに十分な数十億の異なる細胞を生産できるようになるという。心臓は実験室で検査され、最終的に生きた豚を使った検査に備えて改良され、動物が生き続けることを期待している。

「私たちはこれらの多数の細胞を使って練習、練習、練習を繰り返し、心臓のすべての設計ルールを学び、最終的にブタに移植するために心臓全体の生存と機能を最適化します」とスカイラー・スコット氏は語った。

研究チームは今後5年以内に豚の実験を実施したいと考えているが、最終的な人体実験は何年も先になる可能性がある。ただし、これらの試験は、自分の細胞を使用して新しい臓器をバイオプリンティングするための必要な概念実証研究です。