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Aug 31, 2023

ナノワイヤー足場が人工心臓組織をサポート

米国の研究者らは、導電性シリコンナノワイヤで作られた足場を使用して、自然組織に容易に移植できる人工心臓組織を開発した。 イン・メイ率いる

米国の研究者らは、導電性シリコンナノワイヤで作られた足場を使用して、自然組織に容易に移植できる人工心臓組織を開発した。 クレムソン大学のイン・メイ率いるチームは、その技術が心臓病治療の世界的な取り組みにおいて大きな変革をもたらす可能性があることを期待している。

世界保健機関によると、心血管疾患は世界中で主な死因となっており、毎年推定 1,790 万人の命を奪っています。 これらの症状が蔓延している主な理由の 1 つは、心臓細胞が損傷を受けたときに自身を再生する能力が限られているため、研究者にとって効果的な治療法を開発することが特に困難になっているためです。

心臓病研究における最も有望な進歩の中には、通常、損傷した心筋に直接注入される幹細胞由来の心臓細胞の使用が含まれます。 これまでこの技術は、いくつかの異なる種類の動物の心臓収縮を回復するために使用されてきましたが、医学的に実行可能な治療法になるまでにはまだ長い道のりがあります。 この技術を妨げている要因の中には、注入された細胞の生存率が低いこと、心臓の完全な機能、特に収縮の規則的なリズムの回復が限られていることなどが挙げられます。

最近、脳、肺、網膜を含む他のさまざまな臓器に対する幹細胞治療の進歩が達成されています。 これらの研究にはそれぞれオルガノイドの移植が含まれていました。 これらは、幹細胞から研究室で成長させることができ、実際の臓器の構造と機能を再現する小型の臓器のような構造です。

心臓オルガノイドは、心臓病のモデル化や新薬の試験に優れたプラットフォームであることがすでに証明されていますが、心臓病の治療における可能性については、さらなる研究が必要です。

研究の中で、メイ教授のチームは、導電性シリコンナノワイヤーで作られた足場内で組織を成長させることによって、心臓オルガノイドを規則的なリズムで収縮させることができるかどうかを調査した。

生物学的用途において、シリコンは他の導電性ナノ材料と比較して多くの利点を提供します。 ラットの心臓組織に対する一連の試験を通じて、研究チームは、この材料が生体適合性、生分解性、容易に調整可能な導電性、容易に調整可能な寸法と表面を備えていることを示しました。これらすべてが、心臓組織の成功の最大のチャンスを確実にするために不可欠です。移植されたオルガノイド。

Meiらは、慎重に制御されたプロセスを通じて、幹細胞由来の心臓細胞、間質結合組織細胞、血管壁の内側を覆う内皮細胞の混合物からオルガノイドを作成した。

極薄の e-tattoo は継続的な心臓モニタリングを提供します

実験では、これらの細胞が事前に構築されたシリコン足場の周りに集まり、ナノワイヤーオルガノイドを形成しました。 研究チームの期待どおり、この小型組織は、規則的な収縮リズムを含む、心臓の最も重要な機能の多くを果たした。

研究者らがナノワイヤ接続オルガノイドをラットの心臓に注入したところ、配線されていないオルガノイドと比較してはるかに高い細胞生存率を記録した。 これにより、幹細胞の健康でよく機能する心臓組織への発達が促進されました。

メイ氏のチームは、その研究が心臓病の新たな治療法の実現に向けた重要なマイルストーンとなることを期待している。 ヒト幹細胞から成長させたオルガノイドで同じ成功を再現できれば、患者の心臓組織を再生して完全な機能を回復させる治療への道が開かれる可能性がある。 次に、シリコン ナノワイヤ足場の使用は、最終的にはさまざまな種類の心臓病に合わせた新しい治療法につながる可能性があり、何百万人もの命を救う可能性があります。

この研究については、『Science Advances』で説明されています。