ヒドロゲル製のシンプルだが革新的なモジュラーオルガノイド

日本の理研国立科学研究所の萩原雅也が率いるチームは、研究者が洗練された技術を使わずに複雑な3Dオルガノイドを構成できるように、キューブのような構造のハイドロゲル層を使用した独創的なデバイスを開発しました。 。 このグループはまた、最近生物の実際の発達を特徴付ける非対称遺伝子発現を忠実に再現するオルガノイドを構築するためにデバイスを使用する能力を実証しました。 このデバイスは、私たちが薬をテストする方法を革新する可能性を持ち、組織がどのように発達するかを洞察し、人工臓器の成長のためのより良い技術につながる可能性があります。

科学者たちは、実際の生物学的発達を複製するために実験室で成長した臓器に似た組織であるオルガノイドを作るために長い間努力してきました。 実際の組織と同様に機能するオルガノイドを作ることは、薬物がさまざまな組織を通してどのように移動するかを理解する必要があるため、医薬品の開発にとって重要です。 オルガノイドはまた、私たちが発達プロセス自体についての洞察を得るのを助け、患者を助けることができる全臓器を成長させる道に踏み石です。

しかし、実物のようなオルガノイドを作ることは難しいことが証明されています。 自然界では、組織は、細胞を特定の3Dパターンに導く化学的勾配と物理的足場を含む洗練されたダンスを通して発達します。 対照的に、実験室で成長したオルガノイドは、通常、均質な条件下で細胞を成長させたり（類似した細胞の単純なボールを作ったり）、洗練された機器と技術を必要とする3D印刷またはマイクロ流体技術を使用して開発します。

しかし今は 高度な材料技術RIKEN Cluster for Pioneering Researchのグループは、ピペットよりも洗練されたものを使用せずに、キューブをベースにした細胞グループの周辺環境を空間的に制御できる新しい革新的な技術の開発を発表しました。

この方法は、キューブ状の培養容器内に異なる物理的および化学的特性を有するヒドロゲル（主に水からなる材料）層を閉じ込める作業を含む。 この研究では、ピペットを使用して様々なヒドロゲルを足場に挿入し、表面張力に応じて所定の位置に固定した。 細胞を個々のヒドロゲル内でキューブに挿入するか、または別の層に移動することができるペレットに挿入して、さまざまな種類の組織を生成することができます。

に発表された第二論文で コミュニケーション生物学、グループはまた、体軸パターニングとして知られているものを再現する能力を実証しました。 本質的に、脊椎動物が発達するとき細胞分化の頭部/背部および後部/胃のパターン化があります。 実際の生物で何が起こっているのかを忠実に再現するオルガノイドを作るために重要ですが、これは実験室で達成するのが非常に困難でした。

このタスクでは、キューブベースのシステムを使用して、グループは、モールドキャップを使用してキューブ内で誘導万能幹細胞（iPSC）グループを正しく播種し、細胞を2つの異なる成長因子の勾配。 彼らは研究室の助教と中学生を「募集」して、仕事をうまく実行することになっていました。 チームはまた、結果の組織がイメージングのために切断され、まだ傾き方向に関する情報を保持できることを実証しました。

Hagiwaraによると、「私たちはこれらの成果に非常に興奮しています。新しいシステムでは、研究者たちは、困難な技術的障害を伴わずに、実際に生きている生物から臓器が発達する方法に似たオルガノイドを再現できることを願っています。さまざまな研究者が私たちの方法を使ってさまざまな新しいオルガノイドを作り、さまざまな臓器システムの研究に貢献します。できることを願っています。」