04 年 2024 月 XNUMX 日 (
Nanowerkニュース) 最近、ラットの損傷を正確に修正するために臨床的に入手したヒト組織から脂肪細胞と支持構造を利用した研究者らによると、脂肪組織は、層状の生きた皮膚と潜在的に毛包を3Dプリントする鍵を握っているという。この進歩は、人間の顔面再建手術や育毛治療にも影響を与える可能性がある。チームの調査結果は、
生物活性物質 (
「ヒト脂肪由来幹細胞と細胞外マトリックスの術中バイオプリンティングは、全層頭蓋顎顔面皮膚再建中に毛包様の下方成長と脂肪組織形成を誘導します。」). アメリカ 特許商標庁は2月、研究チームが開発し、この研究で使用したバイオプリンティング技術の特許を同チームに付与した。
「怪我や病気による顔や頭の外傷を修復する再建手術は通常不完全で、瘢痕化や永久脱毛を引き起こします」とイブラヒム・T・ケネディ氏は語った。 オズボラット氏は、ペンシルバニア州立大学の工学科学および力学、生体医工学、神経外科の教授であり、研究を実施する国際協力を主導した。 「この研究により、私たちはラットで毛を生やす可能性のあるバイオプリントされた全層皮膚を実証しました。 これは、人間のより自然に見える、審美的に美しい頭と顔の再構築を達成できることに一歩近づくことになります。」科学者たちはこれまでにも皮膚の薄い層を3Dバイオプリントしたことはあったが、オズボラットと彼のチームは、最下層または皮下組織を含む複数の皮膚層からなる完全な生きたシステムを手術中にプリントしたのは初めてである。 「術中」とは、手術中に組織をプリントできる能力を指し、このアプローチは損傷した皮膚をより迅速かつシームレスに修復するために使用できる可能性があることを意味すると研究者らは述べた。 最上層（目に見える皮膚として機能する表皮）は、中間層からのサポートを受けて自動的に形成されるため、印刷する必要はありません。 皮下組織は結合組織と脂肪でできており、頭蓋骨の上に構造と支持を提供します。
「皮下組織は、幹細胞が脂肪になるプロセスに直接関与しています」とオズボラット氏は言う。 「このプロセスは、創傷治癒を含むいくつかの重要なプロセスにとって重要です。 また、毛包の周期、特に毛髪の成長を促進する役割もあります。」研究者らは、ペンシルベニア州立医療センター ミルトン S で手術を受ける患者から採取したヒトの脂肪組織から始めました。 ハーシー医療センター。 協力者 ディノ J. ペンシルベニア州立医科大学形成外科学部門の外科学准教授であるラヴニック氏は、細胞外マトリックス（組織に構造と安定性をもたらす分子とタンパク質のネットワーク）を抽出するための脂肪の取得に研究室を率い、バイオインクの成分の一つ。
ラヴニック氏のチームはまた、別のバイオインク成分を作るために、適切な環境が提供されればいくつかの異なる細胞型に成熟する可能性のある幹細胞を脂肪組織から取得した。 各コンポーネントは、バイオプリンターの 3 つのコンパートメントの 1 つにロードされました。 3 番目のコンパートメントには、他の成分が損傷部位に適切に結合するのを助ける凝固溶液が充填されていました。
「3 つのコンパートメントにより、マトリックスとフィブリノーゲンの混合物と幹細胞を正確に制御しながら同時印刷することができます」とオズボラット氏は述べています。 「私たちは、創傷治癒、毛包の生成、体温調節などに役立つ皮下組織の形成を目的として、損傷部位に直接印刷しました。」彼らは皮下組織と真皮層の両方を達成し、表皮は 2 週間以内に自然に形成されました。
「脂肪基質の役割をより深く理解するために、ラットで3セットの研究を実施しました。その結果、基質と幹細胞の同時送達が皮下組織の形成に重要であることがわかりました」とオズボラ氏は述べた。 「細胞だけやマトリックスだけでは効果的に機能しません。同時に機能する必要があります。」彼らはまた、皮下組織に初期の毛包形成の初期段階である下向き成長が含まれていることも発見しました。 研究者らによると、脂肪細胞は毛包の細胞構造には直接寄与しないが、毛包の調節と維持には関与しているという。
「私たちの実験では、脂肪細胞が細胞外マトリックスを変化させて、下向き成長の形成をより支援した可能性があります」とオズボラット氏は述べた。 「私たちはこれを推進し、密度、方向性、成長を制御して毛包を成熟させることに取り組んでいます。」オズボラット氏によると、外傷の損傷部位や病気の部位に正確に毛を生やす能力は、自然な再建手術の見え方を制限する可能性があるという。 同氏は、この研究は、特に骨のプリントや、さまざまな肌の色調で色素沈着を一致させる方法の研究など、研究室の他のプロジェクトと組み合わせることで、「希望に満ちた前進」をもたらすものであると述べた。
「これは皮膚科、毛髪移植、形成外科や再建手術に応用できると考えています。はるかに審美的な結果が得られる可能性があります」とオズボラット氏は語った。
