간질 예측을 위한 생합성 두뇌부터 근육과 뼈 재생을 위한 작은 3D 프린팅 임플란트에 이르기까지 이는 의학적으로 가능한 것의 최전선에 있는 연구입니다.

하지만 꿈을 꾸는 것과 실현하는 것의 차이를 만드는 것은 이러한 아이디어 뒤에 있는 팀입니다. 엔지니어, 로봇공학 전문가, 생물학자가 최고의 외과의사 및 임상의와 협력하고 있습니다.

Rob Kapsa 교수는 Aikenhead Center for Medical Discovery의 수석 RMIT 연구원으로, ACMD의 특수 목적 생물 제조 실험실을 사용하여 연구 그룹을 이끌고 있습니다.

멜버른 세인트 빈센트 병원에 본부를 둔 ACMD는 연구원과 임상의를 모아 우리의 가장 큰 생물 의학 문제에 대한 솔루션을 찾습니다.

센터의 중요한 역할을 인식하여 빅토리아 정부는 센터의 지속적인 성장을 지원하기 위해 2억 6백만 달러 규모의 특수 목적 시설 건립을 승인했습니다.

먼저, 바이오제조란 무엇이며 의료 치료를 어떻게 변화시킬 수 있을까요?

이것은 근본적으로 우리 몸에 완전히 통합되어 기능을 치유하고 복구하며 회복시키는 것을 만드는 것입니다.

기존 임플란트와 달리 생체 제작 구조와 장치는 실제로 살아있는 인간 조직의 경이로운 복잡성을 거의 모방할 수 있습니다.

바이오제조는 재료공학, 생명과학, 적층 제조, 나노기술, 생명의학 건강 기술을 결합합니다.

뼈와 근육부터 뇌, 관절, 결합 조직에 이르기까지 모든 것을 복원, 교체 및 재생하는 구조를 만들 수 있는 엄청난 기회를 열어줍니다.

예를 들어, 연구자들은 노년층의 악화된 뼈를 복구하고, 당뇨병 환자를 위한 맞춤형 자가 조절 인공 췌장을 개발하며, 외상 환자를 위한 대체 근육을 구축하기 위한 새로운 생체 ​​제조 기술을 연구하고 있습니다.

당신이 만들고 있는 생합성 '뇌'에 대해 알려주세요.

뇌가 어떻게 작동하는지, 그리고 문제가 생겼을 때 이를 고치는 방법을 이해하려고 할 때 2차원 슬라이드의 세포를 보는 것만으로는 한계가 있습니다. 그래서 우리는 3D 바이오프린팅을 사용하여 3차원으로 제작한다고 Kapsa 교수는 말합니다.

우리가 만드는 '뇌'는 3mm x 3mm 정도로 작지만 연구하고 분석할 만큼 충분한 기능을 하는 뇌가 있습니다(게다가 인간 뇌 피질의 두께는 3mm에 불과합니다).< /스팬>

우리의 작은 뇌 블록은 피부 세포로 만들어지며, 이를 뉴런을 만들 수 있는 줄기 세포로 재프로그램합니다. '뇌' 블록은 3D 콜라겐 매트릭스에 매달려 있으며 전극 배열에 배치됩니다.

전기 자극을 사용하거나 신경화학물질을 추가하면 뉴런이 활성화되도록 할 수 있습니다. 전극 배열은 신경계의 활성화를 모방하는 활동을 기록하여 무슨 일이 일어나고 있는지에 대한 심층적인 그림을 제공합니다.

기본적으로 이는 개인화된 합성 뇌 구조로, 신경학적 상태를 이해하고 치료하기 위해 노력하는 과학자에게 이상적입니다.

이러한 '뇌'는 간질 연구에 어떻게 도움이 되나요?

간질은 100명 중 1명에게 영향을 미치지만 그 중 약 절반은 어렸을 때 뇌에 약간의 손상을 입은 후 나중에 이 질환이 발생한다는 것을 알고 있습니다.

일부 사람들에게는 유전적 소인이 있기 때문일 수 있다고 생각하지만 현재로서는 머리 부상으로 인해 간질이 발생할 위험이 있는 사람이 누구인지 예측할 수 없습니다.

이 연구에서 우리는 간질을 유발하는 유전적 돌연변이를 발견한 머독 아동 연구소(Murdoch Children's Research Institute)의 신경과 전문의 및 세인트 빈센트 병원 멜버른(St Vincent's Hospital Melbourne)의 신경 전문의와 협력하고 있습니다.< /스팬>

저희는 유전적 돌연변이가 있는 사람들에게서 피부 세포를 채취하여 돌연변이를 제거하고, 유전적으로 편집된 세포에서 생합성 '뇌'를 성장시킵니다. 비교를 위해 우리는 또한 편집되지 않은 '간질 양성' 세포로 뇌를 만듭니다.

그런 다음 일정 수준의 부상을 유도하고 간질과 유사한 활동을 보이는지, 언제 나타내는지 확인하여 이러한 세포에서 만드는 '뇌'를 테스트합니다.

저희가 궁극적으로 목표로 하는 것은 AFL 축구나 기타 스포츠 활동을 통해 경미한 두부 외상으로 인해 간질이 발생할 가능성이 있는지 판단할 수 있는 간단한 유전자 검사입니다.

이러한 "두뇌"는 앞으로 어떻게 사용될 수 있을까요?

우리의 생합성 '뇌'는 신경 질환의 맞춤형 모델링에도 사용될 것입니다.

여기서 임상의는 환자 자신의 세포에서 자란 '뇌'를 통해 환자의 상태를 더 잘 이해하고 치료를 최적화하며 궁극적으로는 예후까지 예측할 수 있습니다.<

RMIT에게 이 작업은 생체 메카트로닉 하이브리드 장치 및 시스템의 설계, 개발, 제조 및 번역을 위한 흥미롭고 새로운 길을 열어줍니다.

근이영양증 치료법 개발 연구의 일환으로 귀하의 팀은 근육 공학과 유전자 편집을 결합한 '트로이 목마' 기술을 개척했습니다. 어떻게 작동하나요?

기본 아이디어는 근이영양증을 유발하는 돌연변이가 있는 사람에게서 세포를 채취하여 돌연변이를 편집한 다음 해당 세포를 근육에 다시 넣어 근육이 다시 작동하도록 하는 것입니다.

<스팬style="font-size:11pt">임상적인 결과가 있었습니다. 재생 세포 치료법, 특히 근아세포 이식 치료법에 대한 시도는 안타깝게도 이식된 세포가 번성하고 증식하지 못하기 때문에 실패했습니다.

우리 접근방식의 차이점은 세포를 직접 이식하는 것이 아니라 해초로 만든 특수 젤리로 세포를 보호한다는 것입니다. 이것이 바로 '트로이 목마'입니다. 근육 세포가 들어 있는 해초 젤리 조각으로 신체에 쉽게 받아들여지고 건강한 세포가 병든 근육을 '침략'할 수 있게 됩니다.

우리의 기술은 생존 가능한 근육 세포를 믿을 수 없을 만큼 확산시키는 결과를 가져왔으며, 생쥐를 대상으로 한 전임상 연구에서는 처음에 이식한 10,000개의 세포에서 수백만 개의 핵이 발생하는 것으로 나타났습니다.

3D 프린팅과 바이오프린팅은 팀 작업에서 어떤 역할을 합니까?

ACMD에서는 3D 프린팅 살아있는 세포용으로 설계된 전문 바이오 프린터와 3D 세포 배양용 바이오리액터를 포함하여 최첨단 바이오제조 및 고급 제조 기술을 이용할 수 있는 행운을 얻었습니다. 이러한 기술을 활용하면 우리의 협업이 크게 달라집니다.

예를 들어, 우리는 공학적 조직에서 혈관 네트워크가 성장하도록 장려하기 위해 '용융 전기 기록'이라는 3D 프린팅 프로세스를 사용합니다. 이 시스템은 조직 모델링 구조에도 사용될 수 있으므로 혈관 조직과 더욱 유사합니다.

그러나 때때로 우리의 작업은 최신 기술에 관한 것이 아니라 기존 기술에 대한 새로운 해석을 제시하는 것입니다.

우리 팀의 연구원들은 뼈와 조직 재생에 대한 연구에서 기존의 3D 프린팅을 뒤집어 믿을 수 없을 정도로 복잡한 생체 의학 구조를 만들었습니다. 이 회사의 독창적인 접근 방식은 표준 3D 프린터를 사용하여 세포 재생을 지원할 수 있는 작은 임플란트를 제작합니다.

또한 최근에는 기능성 골격근 조직을 조작하는 데 필요한 재료, 장비, 기술을 자세히 설명하는 근육 제조법을 게시했습니다.

이는 실행 가능한 3D 프린팅 골격근 구조물을 생산하기 위해 바이오잉크 및 바이오프린팅 방법을 정교하게 다듬기 위해 수년에 걸쳐 진행한 작업을 요약한 것입니다. 우리는 이 연구가 결국 근육 질환과 외상을 겪은 사람들을 위한 근육 공학이 가능해지기를 바랍니다.

당신은 멜버른 세인트 빈센트 병원의 임상의 및 외과 의사들과 오랫동안 협력해 왔습니다. ACMD 설립으로 팀의 연구 속도가 어떻게 빨라졌나요?

지난 수십 년 동안 우리 팀은 근육 및 신경 공학에 대한 접근 방식을 개발하면서 항상 임상의 및 외과 의사와 긴밀히 협력하여 기존 기술로는 충분히 활용되지 않는 오래된 건강 문제에 대한 실제 솔루션을 개발해 왔습니다.

우리의 작업은 단지 흥미로운 아이디어나 이론적 가능성에 관한 것이 아닙니다. 임상의는 물론 더 중요하게는 환자가 매일 고심하는 문제를 해결하는 것입니다.

우리는 언젠가 우리 연구를 다음 분야에서 사용할 사람들과 직접 협력하고 있습니다. 그들의 임상 실습과 수술실에서. 그들은 자신의 어려움과 환자를 돕기 위해 필요한 것이 무엇인지 공유하고 있습니다.

궁극적으로 우리가 연구하고 싶은 것은 바로 나가서 사람들을 돕는 것입니다.

생합성 두뇌, 공학적 근육, 트로이 목마… 이러한 아이디어 중 일부는 거의 공상과학 소설처럼 들립니다. 그렇다면 언제 실제로 임상 현실이 될 수 있을까요?

우리가 하고 있는 일이 과학의 최전선에 있는 것은 사실입니다. 그러나 호주 최초의 현지 제작 3D 프린팅 척추 임플란트와 같은 첨단 제조 기술은 이미 환자의 삶에 변화를 가져오고 있습니다.

이 이니셔티브에 대한 RMIT의 작업은 ACMD 내의 프로젝트 초점인 골암 환자를 위한 차세대 임플란트 설계의 새로운 방향으로 이어졌습니다.

임상적으로 더욱 진보된 프로젝트 중 일부는 임상 번역까지 5~10년이 걸릴 수 있지만, 우리는 여전히 3D 바이오프린팅 혁명의 초기 단계에 있습니다.<

가장 좋은 점은 우리의 임상과학적 공동 접근 방식을 통해 실제 생활에서 결코 적용할 수 없는 비현실적인 아이디어를 건너뛰고 영향력이 가장 큰 연구에 집중할 수 있다는 것입니다.

Rob Kapsa 교수는 RMIT의 Biofabrication and Tissue Engineering(BiTE) 연구 그룹을 이끌고 있습니다.

새로운 BiTE 지향 영역을 위해 더 넓은 생명 공학 분야에서 일하는 학자 및 박사 후보자를 모으는 것을 목표로 하는 BiTE 네트워크는 RMIT의 고급 재료, 제조 및 제조, 생체 의학 건강을 위한 역량 플랫폼 활성화의 지원을 받습니다. 혁신.

ACMD는 멜버른 세인트 빈센트 병원, RMIT 대학교, 멜버른 대학교, 호주 카톨릭 대학교, 스윈번 공과 대학교, 오스트레일리아 울릉공 대학교, 바이오닉스 연구소, 세인트 빈센트 대학교 등의 파트너와 함께하는 호주 최초의 병원 기반 생물의학 공학 연구 센터입니다. Vincent's Institute 및 호주 안과 연구 센터.

 RMIT 뉴스 기사에서 발췌:  고시아 카스주브스카

RMIT를 공부하세요 생명과학 학사 학위를 취득하여 더 자세히 알아보기 이 획기적인 연구의.

이 유연한 학위 과정을 통해 세포에서부터 인체 해부학, 생리학, 병리학에 대한 폭 넓은 이해를 쌓게 됩니다. 시스템 수준으로.

생의학은 인간과 동물의 신체가 어떻게 기능하는지, 그리고 다양한 질병에 대한 신체의 반응을 이해하는 기초를 형성합니다. 운동, 다이어트, 내부 교란 및 환경 영향.

인체를 이해하고 질병과 어떻게 상호작용하는지, 즉 질병이 어떻게 발생하는지, 어떤 일이 발생하는지, 어떻게 통제, 치료 및 예방할 수 있는지에 대한 모든 것을 다루는 광범위한 과학 영역입니다. 생명의학에는 해부학, 인체 생리학, 생화학에 대한 이해가 포함됩니다.

생의학에 대한 기본적인 이해 외에도 마지막 해에 전문 선택과목을 선택할 수 있는 기회가 주어집니다. 또한 연구 과정에 대한 이해와 생물의학 연구에 사용되는 현대 기술에 대한 경험을 얻게 됩니다.

RMIT에서 이 학위에 대해 문의하세요