てんかんを予測するための生合成脳から、筋肉や骨を再生するための小さな 3D プリント インプラントに至るまで、これは医学的に可能な限界の研究です。

しかし、夢を実現することと実現することの違いを生み出すのは、これらのアイデアを支えるチーム、つまり一流の外科医や臨床医と協力するエンジニア、ロボット工学の専門家、生物学者です。

ロブ・カプサ教授は、エイケンヘッド医療発見センターのRMIT主任研究員であり、ACMDの専用バイオファブリケーションラボを使用する研究グループを率いています。

メルボルンのセント ビンセント病院を拠点とする ACMD は、研究者と臨床医を結集させて、生物医学上の最大の課題の解決策を見つけています。

ビクトリア州政府は、センターの重要な役割を認識し、センターの継続的な成長を支援するために 2 億 600 万ドルをかけて専用施設を建設することにゴーサインを出しました。

まず最初に、バイオファブリケーションとは何ですか?また、バイオファブリケーションによって医療はどのように変化するのでしょうか?

これは基本的に、私たちの体に完全に溶け込み、機能を癒し、修復し、回復させるものを作ることです。

従来のインプラントとは異なり、バイオファブリケーションの構造やデバイスは、生きた人間の組織の驚異的な複雑さを実際にほぼ模倣することができます。

バイオファブリケーションは、材料工学、生物科学、積層造形、ナノテクノロジー、生物医学的健康技術を組み合わせたものです。

骨や筋肉から脳、関節、結合組織に至るまで、あらゆるものを修復、置換、再生するための構造を作成する大きな機会が開かれます。

たとえば、研究者たちは、高齢者の劣化した骨を修復したり、糖尿病患者向けにカスタマイズされた自己調節型人工膵臓を開発したり、外傷患者向けに代替筋肉を構築したりするための新しいバイオファブリケーション技術に取り組んでいます。

あなたが作っている生合成の「脳」について教えてください。

脳がどのように機能するのか、そして脳がうまくいかなかった場合にそれを修正する方法を理解しようとしているとき、2 次元のスライド上で細胞を見るだけでは限界があります。そこで、3D バイオプリンティングを使用して 3 次元で構築するとカプサ教授は言います。

私たちが作る「脳」は小さく、約 3mm x 3mm ですが、そこには研究し分析するのに十分な機能する脳が存在します (さらに、人間の脳皮質の厚さはわずか 3mm です)。< /スパン>

私たちの小さな脳ブロックは皮膚細胞から作られており、皮膚細胞はニューロンを作ることができる幹細胞に再プログラムされます。 「脳」のブロックは 3D コラーゲン マトリックスに吊り下げられ、電極アレイ上に置かれます。

電気刺激を使用したり、神経化学物質を追加したりすると、ニューロンを発火させることができます。電極アレイは、神経系の発火を模倣するその活動を記録し、何が起こっているかを詳細に把握します。

基本的に、これらはパーソナライズされた合成脳構造であり、神経学的症状の理解と治療に取り組む科学者にとって理想的です。

これらの「脳」はてんかんの研究にどのように役立っているのでしょうか?

てんかんは 100 人に 1 人が罹患しますが、その約半数が若い頃に脳に何らかの損傷を経験した後、後年にてんかんを発症することがわかっています。

一部の人々が遺伝的素因を持っているためである可能性があると考えられますが、現時点では、誰が頭部外傷によりてんかんを発症するリスクがあるかを予測することはできません。

この研究では、てんかんの原因となる遺伝子変異を発見したマードック小児研究所の神経内科医、およびメルボルンのセントビンセント病院の神経内科医と協力しています。< /スパン>

私たちはその遺伝子変異を持つ人々から皮膚細胞を採取し、その変異を除去し、遺伝子編集された細胞から生合成「脳」を成長させます。比較のために、「てんかん陽性」の編集されていない細胞から脳も作成します。

次に、これらの細胞から作った「脳」を、一定レベルの損傷を誘発し、てんかんのような活動を示すかどうか、またいつ示すかを確認することでテストします。

私たちが最終的に目指しているのは、AFL フットボールやその他のスポーツのプレーなどによる軽度の頭部外傷によっててんかんを発症する可能性があるかどうかを判断できる簡単な遺伝子検査です。

これらの「頭脳」は今後どのように活用できるでしょうか?

私たちの生合成「脳」は、神経疾患の個別モデリングにも使用されます。

ここで、患者自身の細胞から成長した「脳」によって、臨床医が患者の状態をより深く理解し、治療を最適化し、最終的には予後まで把握できるようになります。<

RMITにとって、この研究は、バイオメカトロニクスハイブリッドデバイスおよびシステムの設計、開発、製造、翻訳にエキサイティングな新しい道を開きます。

筋ジストロフィーの治療法を開発する研究の一環として、あなたのチームは筋肉工学と遺伝子編集を組み合わせた「トロイの木馬」技術を開拓しました。どのように機能しますか?

基本的なアイデアは、筋ジストロフィーの原因となる突然変異を持つ人々から細胞を採取し、その突然変異を編集して除去し、それらの細胞を筋肉に戻して再び機能させるというものです。

<スパンstyle="font-size:11pt">臨床的再生細胞療法、特に筋芽細胞移植療法の治験が行われましたが、移植された細胞が成長も増殖もしないため、残念なことにこれらは失敗に終わりました。

私たちのアプローチとの違いは、細胞を直接移植するのではなく、海藻から作られた特殊なゼリーで細胞を保護することです。それが「トロイの木馬」です。筋肉細胞が入った海藻ゼリーで、体にすぐに受け入れられ、健康な細胞が病気の筋肉に「侵入」することができます。

私たちの技術は、生存可能な筋肉細胞の信じられないほどの広がりをもたらし、マウスでの前臨床研究では、最初に移植した10,000個の細胞から数百万個の核が生じることが示されています。

チームの仕事において 3D プリンティングとバイオプリンティングはどのような役割を果たしていますか?

ACMD では幸運なことに、生細胞の 3D プリンティング用に設計された専門のバイオプリンターや 3D 細胞培養用のバイオリアクターなど、最先端のバイオファブリケーションと高度な製造技術を利用できます。これらのテクノロジーを活用すると、コラボレーションに大きな変化が生まれます。

たとえば、私たちは人工組織内で血管ネットワークの成長を促すために、「溶融エレクトロライティング」と呼ばれる 3D プリンティングプロセスを研究に使用しています。このシステムは組織モデリング構造にも使用できるため、血管新生組織によりよく似ています。

しかし、時には私たちの仕事は最新のテクノロジーに関するものではなく、古いものに対する新しい解釈を思いつくことなのです。

私たちのチームの研究者たちは、骨と組織の再生に関する研究において、従来の 3D プリントを逆転させて、信じられないほど複雑な生物医学的構造を作成しました。彼らの独創的なアプローチでは、標準的な 3D プリンターを使用して、細胞の再成長をサポートできる小さなインプラントを構築します。

私たちは最近、筋肉を作るためのレシピも公開しました。このレシピには、機能的な骨格筋組織を作製するために必要な材料、器具、テクニックが詳しく記載されています。

これは、実行可能な 3D プリント骨格筋構造物を製造するためのバイオインクおよびバイオプリンティング方法を改良するための長年にわたる私たちの研究の概要です。この研究により、最終的には筋肉の病気や外傷を経験した人々の筋肉の工学的操作が可能になることを願っています。

あなたはメルボルンのセント ビンセンツ病院の臨床医や外科医と長年にわたって協力関係にあります。 ACMD の設立により、チームの研究はどのように加速しましたか?

数十年にわたり、私たちのチームは筋肉と神経工学のアプローチを開発する中で、常に臨床医や外科医と緊密に協力して、既存のテクノロジーでは十分に対応できていない旧世界の健康問題に対する現実世界の解決策を開発してきました。

私たちの仕事は、単に興味深いアイデアや理論的な可能性に関するものではありません。それは、臨床医、そしておそらくより重要なことに患者が日々取り組んでいる問題を解決することです。

私たちは、いつか私たちの研究を活用する人々と直接協力しています。彼らの臨床現場や外科手術室での活動。彼らは自分たちの課題と患者を助けるために何が必要かを共有しています。

そして、それが最終的に私たちが研究でやりたいこと、つまり外に出て人々を助けることなのです。

生合成脳、人工筋肉、トロイの木馬…これらのアイデアの中には、ほとんど SF のように聞こえるものもあります。それでは、それらはいつ実際に臨床現実になるのでしょうか?

この取り組みに対する RMIT の取り組みは、ACMD 内のプロジェクトの焦点である、骨がん患者向けの次世代インプラントの設計に新たな方向性をもたらしました。

臨床的に進んだプロジェクトの中には、臨床翻訳までに 5 ～ 10 年かかるものもありますが、私たちはまだ 3D バイオプリンティング革命の初期段階にあります。<

素晴らしいのは、私たちの協力的な臨床科学的アプローチにより、現実には決して機能しない過去の非現実的なアイデアをスキップし、影響を与える可能性が最も高い研究に集中できることです。

ロブ・カプサ教授は、RMIT の生物製造・組織工学 (BiTE) 研究グループを率いています。

BiTE ネットワークは、新しい BiTE 指向分野に向けて、より広範なバイオエンジニアリング分野で活動する学者や博士課程の候補者を結集することを目的としており、RMIT の先端材料、製造と製造、生物医学的健康のための能力実現プラットフォームによってサポートされています。イノベーション。

ACMD はオーストラリア初の病院拠点の生物医工学研究センターであり、パートナーにはメルボルン セント ビンセンツ病院、RMIT 大学、メルボルン大学、オーストラリア カトリック大学、スウィンバーン工科大学、オーストラリア ウロンゴン大学、セント ポール大学バイオニクス研究所が含まれます。ヴィンセント研究所とオーストラリア眼科研究センター。

RMIT ニュース記事からの抜粋: ゴシア カズブスカ

RMIT を学ぶ 生物医学学士号を取得する必要があります。この画期的な研究の成果です。

この柔軟な学位では、細胞から人体解剖学、生理学、病理学についての幅広い理解を深めます。システムレベルに。

生物医学は、人間や動物の身体がどのように機能するか、またさまざまな病気に対する身体の反応についての理解の基礎を形成します。運動、食事、体内の乱れ、環境の影響。

これは、人体と人体が病気とどのように相互作用するか、つまり病気がどのように発生し、何が起こり、どのように制御、治療、予防できるかを理解することを目的とした幅広い科学分野です。生物医学には、生化学だけでなく、解剖学、人体生理学への理解も含まれます。

生物医学の基本的な理解に加えて、最終学年では専門の選択科目を選択する機会があります。また、研究プロセスについての理解と、生物医学研究で使用される最新テクノロジーの経験も得られます。

この学位については RMIT にお問い合わせください