인간의 줄기 세포 조직을 3D프린터로 인쇄하다!

인간 줄기 세포에서 3D 인쇄 뇌 조직 연구

질병과 부상을 치료할 때, 뇌는 전신에서 가장 어려운 기관 일 수 있습니다. 신체의 다른 모든 것들은 뇌에 의해 제어되므로 뇌의 손상이나 오작동은 운동 능력에서 성격에 이르는 모든 것에 치명적인 영향을 미칠 수 있습니다. 그러나 Wollongong에 기반을 둔 ARC Centre of Electromaterials Science CES) 의 과학자들은  3D 인쇄를 사용하여 뇌 손상과 질병에 대한 새로운 치료법을 개발하고 있습니다.

이 치료법은 뇌 세포를 포함한 모든 종류의 성체 세포로 분화하는 능력을 가진 줄기 세포 인 인간 유도 다능성 줄기 세포 (human-pluripotent stem cell, iPSCs)의 조직을 3D 인쇄하는 것을 기반으로합니다. ACES 연구자들은 맞춤형으로 개발 된 bioink를 사용하여 3D 인쇄용 iPSC로가는 길을 제시했습니다. iPSC는 모든 사람에게서 촬영할 수 있으며 자연 세포 환경의 특성을 통합하는 방식으로 3D 인쇄 할 수 있습니다.

"이 유연한 3D 조직 공학 기술은 개인의 몸에서 생성 된 iPSC가 인쇄 후 분열하고 신체의 모든 조직 유형을 형성하고 교체 할 수있는 방식으로 차별화 할 수있게합니다."라고 Jeremy Crook 부교수는 말했습니다. "이를 더 발전시킴으로써 우리는 연구를위한 건강하고 병이있는 조직을 만들 수 있고, 의약품에 대한 더 나은 약제를 확인하고, 부상이나 질병으로 인해 손상된 조직이나 장기를 교체하거나 수리 할 수있게 될 것입니다."

그렇습니다.  전체 뇌는 아니지만 우리는 3D 이식용 인간 장기를 인쇄 할 수 있는 또 다른 단계에 가깝습니다. 

"그것은 완전히 다른 규모입니다. 우리가 인쇄하는 조직은 균일하고 뇌와 같은 다른 영역으로 구성되어 있지 않습니다. "라고 Crook는 말했습니다.

3D 인쇄 뉴런 [Image : Gu et al / Advanced Healthcare]

그러나 GABA와 세로토닌 생성에 관여하는 3D 인쇄 뉴런은 간질에서 정신 분열증에 이르는 질병을 일으킬 수 있습니다. 그들은 또한 신경 세포 (neuroglia)라고 불리는 지지 세포를 3D 인쇄했습니다. 앞으로 팀은 파킨슨 병의 치료법으로 도파민을 생성하는 뇌 세포를 3D 인쇄 할 계획입니다.

"우리는 파킨슨 병 환자의 뇌에 이식하기 위해 신경 전달 물질을 생성하는 조직을 만들고 싶다"고 크룩 박사는 말했다. "그것은 절대적으로 달성 가능하다."

뉴런은 3D 인쇄 ( EnvisionTEC 3D-Bioplotter 사용 )에 의해 5mm 입방체를 형성한 부화 된 패턴 으로 만들어졌으며 ,이 패턴을 확고하고 젤리 같은 물질로 가교 결합시켰습니다. 영양분과 성장 인자는 작은 구멍을 통해 비계에 공급되었으며, 작은 구멍은 또한 폐기물을 제거하는데 사용되었습니다. 3D 인쇄된 세포는 성장하여 조직을 형성하기 위해 연결된 뉴런과지지 세포로 성장했습니다. Crook 박사에 따르면,이 기술을 확대하기 위해서는 혈관 형성이 필요하겠지만 조직은 실제로 지금처럼 작은 이식을 위해 사용될 수 있습니다.

줄기 세포로 만든 3D 인쇄 된 비계 [Image : Gu et al / Advanced Healthcare]

세포가 자라는 조직의 유형에 관계없이 조직이 환자 자신의 줄기 세포에서 만들어 질 수 있다는 사실은 거절의 위험없이 이식 할 수있는 기관을 개발하는 중요한 단계입니다. Wollongong 대학은 3D 프린팅과 줄기 세포를 이용한 선진 연구 로 유명 해졌고 연구원들이 3D 인쇄 된 뇌 세포를 보유하고 있다는 사실은 장래의 이식뿐만 아니라 연구를 위해 매우 유망한 것입니다. 이 기술은 정신 질환이나 신경 장애가있는 사람의 뇌에서 3D 조직을 인쇄하는 데 사용될 수 있으므로 과학자들은 신경 네트워크가 형성되는 방식과 건강한 뇌의 신경 네트워크가 형성되는 방식의 차이점을 연구 할 수 있습니다. 이 조직은 신약을 스크리닝하는 데 사용될 수도 있습니다.

ACES는 이 기술에 대해 오랫동안 연구 해 왔으며 연구팀은 이미 3D 인쇄 조직을 사용하여 전임상 안전성 연구를 시작했습니다.

"손상되거나 병이있는 조직을 가진 환자의 외과적 치료를 위해 iPSCs를 bioprinting하여 미래의 엔지니어링 조직에서 언젠가 언젠가는 수행 할 것이라는 데는 의심의 여지가 없다"고 Crook 박사는 말했다.

이 연구는 당신이 읽을 수있는 "3D Bioprinting 인간 유도 만능은 현장에서 세포 증식 및 연속 Multilineage 차별화를 위해 셀 구조를 줄기"라는 제목의 논문에서 출판되었습니다. 

[출처 : 울릉공 대학교 / ABC 뉴스 ]