自ら血管を形成する人工臓器の画期的進歩

ネイチャー誌によると、研究者たちは栄養血管を自ら生成できる、これまでで最も先進的な小型臓器モデルを開発したという。

心臓、肝臓、肺、腸を模倣したこれらの構造には、これまでのモデルでは見られなかった多様な細胞タイプと複雑な組織が含まれています。

オルガノイド（微小な3D細胞構造）は、長年にわたり疾患の研究や薬剤の試験に用いられてきました。しかし、ほとんどのオルガノイドには血管がないため、サイズ、機能、成熟度が制限されます。例えば、腎臓は血液をろ過するために、肺はガス交換のために血管を必要とします。

先月、2つの独立した研究チームが、Science誌とCell誌に、血管付きオルガノイドを最初から作製する方法を発表しました。彼らは多能性幹細胞から出発し、その分化を操作して臓器組織と血管細胞の両方を作製しました。

「これらのモデルはまさに新しいアプローチの威力を示している」と、スタンフォード大学の幹細胞専門家で心臓と肝臓に関する研究の共著者であるオスカー・アビレス氏は語った。

当初、研究チームは血管組織と他の組織を別々に混ぜて「アセンブロイド」（多くのオルガノイドや他の細胞を組み合わせた試験管モデル）を作成することが多かったが、このアプローチでは実際の構造を完全に再現することはできなかった。

この画期的な発見は、上皮細胞の培養中に偶然発見されたものです。ミシガン大学を含む複数の研究グループは、オルガノイドが血管内皮細胞を自発的に生成することに気づきました。彼らは、血管内皮細胞を除去するのではなく、この現象を腸管オルガノイドで「再現」しようと試みました。

この手がかりを念頭に、 中国科学院動物学研究所の苗易菲氏らは、上皮細胞と血管細胞を同じ培養皿で共生させる制御を試みた。当初、この試みは困難を極めた。なぜなら、2種類の細胞は成長するために相反する分子シグナルを必要としたからだ。しかし、研究チームは刺激分子を添加するタイミングを調整することで、両細胞が共生できる方法を発見した。

その結果、マウスに移植された肺オルガノイドは、ガス交換の場である肺胞に特異的な細胞を含む、多くの細胞種に分化しました。3Dスキャフォールド上で培養すると、肺胞様構造へと自己配列しました。ヘルムホルツ感染研究センター（ドイツ）の専門家であるヨーゼフ・ペニンガー氏は、これを興味深い前進と評価しました。

同様に、アビレスは筋細胞、血管、神経を含む心臓オルガノイドを作製した。血管は組織内を蛇行する小さな枝を形成した。この手法により、多数の微細血管を持つミニチュア肝臓も作製された。

しかし、現在のオルガノイドは胚発生の初期段階を再現したに過ぎません。ペニンガー氏によると、オルガノイドが本物の臓器のように機能するには、より大きな血管、支持組織、そしてリンパ管を開発する必要があるとのことです。次の課題は、血管が実際に血流を運ぶための「弁を開く」ことです。「これは非常にエキサイティングな分野です」と彼は言います。

出典: https://baoquocte.vn/dot-pha-noi-tang-nhan-tao-tu-hinh-thanh-mach-mau-320722.html