はじめに：医学研究、つまり動物実験には不可欠なつながりがあります。 不完全な統計によると、世界中の何百万もの動物が毎年科学実験の犠牲になっています。 血まみれに聞こえますが、それは医療開発が通過しなければならないプロセスでもあります。 しかし、近年の3Dバイオプリンティング技術の発展に伴い、一部のバイオプリンティングされた構造物は、生体組織の機能的置換を達成し、動物実験を置換する目的を徐々に達成することが期待されています。
△In 2014, about 400,000 mice died in the laboratory
2022年2月18日欧州連合（EU）-が資金提供したプロジェクトは、3Dバイオプリンティングを通じて、実験医学研究における動物実験を減らすことを目指しています。 カタロニア生物工学研究所（IBEC）によって調整された、BRIGHTER（フォトリソグラフィーによるバイオプリンティング：高解像度および高速での複雑な組織工学）プロジェクトは、組織工学および再生医療の3Dバイオプリンティングプロセスのための新しい新しいアプローチを開発して、これらの領域。 特に注目すべきは、このプロジェクトは、パターン化されたレーザー光シートに基づく新しいバイオプリンティング技術を使用した人間の皮膚の製造に焦点を当てています。
Professor Elena Martinez, coordinator of the BRIGHTER project, said: "Our innovative 3D bioprinting system not only achieves tissue closer to the real thing, but is also much faster than current systems, an essential factor in ensuring the viability of new tissue."
△ A small square containing a matrix of skin cells. Photo via IBEC.
3Dプリントによる動物実験の削減
3Dバイオプリンティング技術は、過去10年間で飛躍的に進歩し、生存可能な患者-固有の組織の開発に大きな進歩を遂げました。 これらの開発は将来の有効性試験の可能性を秘めていますが、組織はまだ大部分が実験的であり、ヒトの薬物試験は数十年先にあります。 しかし、学界と産業界の両方がそれを変えるために取り組んでおり、スウェーデンのバイオプリンターメーカーであるCELLINKは、動物の無害な細胞試験モデルの研究を進めることを約束し、シュトゥットガルト大学でミニチュア皮膚モデルを使用して、除去する目的で抗がん剤の有効性を試験しています動物実験。
Elsewhere, Fluicell's Biopixlar platform has produced highly complex neural models that show potential for future clinical drug screening applications, while UpNano's NanoOne Bio system is focusing on the fabrication of cell culture microstructures that may have Helps reduce the number of animal experiments behind clinical trials.
△CELLINK has acquired in vitro technology specialist MatTek to create a harmless drug testing model. Photo via MatTek.
動物実験に代わるより人道的な方法
In addition to IBEC, the Goethe University Frankfurt, the Technion Center in Israel and the biotechnology companies Mycronic and Cellendes are also participating in the BRIGHTER project. The program hopes to overcome many of the technical barriers that currently limit the fabrication of complex human tissue. The partners are collaborating on the development of a novel light-sheet bioprinting process capable of producing complex and accurate in vitro models that can be used for cosmetic and drug testing in the pharmaceutical industry and research settings. To fine-tune the technology, the BRIGHTER team is working to 3D print human skin, a highly complex tissue composed of multiple cell types and structures, such as sweat glands and hair follicles. Hydrogels will form a key component of the bioprinting process, as they form the basis for cells to grow and form new tissues, and they can also be personalized using a patient's own cells. To print skin with the desired structure, shape, and consistency, the researchers are using advanced imaging techniques that combine illumination from light sheets and high-resolution digital masks. By applying the laser directly to the hydrogel, the cells within it can be "patterned" and shaped into the right shape, allowing the team to control the stiffness, shape and size of the 3D printed structures.
The ability to shape hydrogels at a high level is especially critical for successfully printing human skin, because this tissue is made up of many layers of cells of different types. According to the BRIGHTER team, their bioprinting process was also able to create the blood vessels of the printed tissue and enable the function of sebaceous and sweat glands, as well as hair follicles to grow hair. Dr Nuria Torras, a postdoctoral researcher at IBEC, said: "We hope to be able to print a skin sample with an area of 1 square centimeter and a thickness of 1 mm in about 10 minutes with a cell viability rate of over 95 percent , greatly improving current bioprinting conditions. "The BRIGHTER project hopes that successful printing of the in vitro skin model will validate its potential for use in pharmaceutical and research settings, and ultimately reduce animal testing for drug and cosmetic testing.
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