ISSで行われた3D磁気バイオプリンターによるヒトの軟骨組織構築実験

headless 曰く、

やや旧聞となるが、国際宇宙ステーション(ISS)で行われた3D磁気バイオプリンターによるヒトの軟骨組織構築実験について、ロシアの研究グループが成果を発表している(論文、 SlashGearの記事、 Daily Mail Onlineの記事、 Tech Exploristの記事)。

3D磁気バイオプリンターは組織の造形に足場を使用せず、磁気を利用して細胞組織を造形する。現在の3Dバイオプリンターで主流となっている押し出し・インクジェット・レーザーといった方式と比べ、より高速でより複雑な構造を構築できるが、地球上では重力による制約があるという。今回の実験で使用した3D磁気バイオプリンター「Bioprinter Organ.Aut」は常磁性のガドリニウム(Gd³⁺)化合物を造形に使用する。Gd³⁺化合物はMRI造影剤として認可されているものだが、地球上の重力下での細胞組織形成に十分な濃度では細胞毒性がある。そのため、微小重力下のISSは望ましい環境といえる。

Bioprinter Organ.Autを開発した3D Bioprinting Solutionsは、ロシアの民間医療機関INVITRO傘下の研究所で、今回の研究も主導している。Bioprinter Organ.Autは2018年10月打上げのソユーズMS-10に乗せられていたが打上げ失敗により失われ、同年12月打上げのソユーズMS-11で改めてISSへ送られた。今回の成果を報じるニュース記事では1年以上前に地球へ帰還したオレグ・コノネンコ宇宙飛行士が作業する写真が使われているが、実験そのものは2018年12月に行われたものだという。コノネンコ宇宙飛行士は3D Bioprinting Solutionsの3Dバイオプリンターを使用した牛肉の培養実験も担当している。

原料となる組織スフェロイドはバイコヌール宇宙基地の生物学研究所で人の軟骨細胞から作られ、熱可逆性ハイドロゲル(メビオールゲル)とともに容器に密封されてISSへ送られた。ISSでは容器に常磁性物質を注入してから冷却し、スフェロイドが自由に動けるようメビオールゲルをゾル化。Bioprinter Organ.Autで1時間処理を実行したのち、37℃に温度制御された部屋へ移して組織形成と細胞融合を2日間継続させた。生成された軟骨組織はホルマリン漬けにされ、2週間後にソユーズMS-09で地球へ届けられている。この軟骨組織を地球上で分析したところ、数学的予測モデルやコンピューターシミュレーションで得られた結果とよく一致したそうだ。今回の研究成果は、進化する造形的生体組織構築分野での研究の道を開くものになるとのこと。ISSではより複雑な組織の構築実験も進められているようだ。

なお、KFCと3D Bioprinting Solutionsは、3Dバイオプリンターによるチキンナゲットの開発で提携することを発表している。2020年秋にはモスクワで製品テストを行う計画があるという具体的なものだ。KFCのWebサイトではプレスリリースがなぜか一時削除されたのちに復活したのだが、現在もプレスリリースが表示される前にいったん「NOT FOUND」という文字が見える(KFCのプレスリリース、 3D Bioprinting Solutionsのプレスリリース)。