繊維研究者が臓器組織となる幹細胞を準備
発行日:臓器調達・移植ネットワークによると、2022年には臓器移植を待つ間に3,000人近くが亡くなり、10万人以上が待機リストに載っている。ドナー臓器を必要としない未来を思い描き、ノースカロライナ州立大学の研究者は幹細胞を移植用臓器組織に成長させるための基盤を築いている。
ジェシカ・M・グルック、助教授 繊維工学、化学、科学 の中に ウィルソン繊維大学、人体の微小環境を研究しています。これらの微小環境は細胞の成長と活動を促進し、体内の場所に応じて物理的および機械的特性が異なります。
グルックの研究室 ナノファイバー素材を使って、幹細胞を体内に移植できる足場を作る実験を行っている。個人から採取した細胞は、基本的に胚のような幹細胞に再プログラムできる。幹細胞は多能性を持っているため、体内のどの細胞にも再生できる。グルック氏と彼女のチームは、ナノファイバー足場の特性を変えて特定の微小環境を模倣し、幹細胞が特定の種類の細胞になったり、特定の組織に成長したりするように促している。
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グルック研究室で行われている基礎科学研究は、臓器の修復と成長に焦点を当てた将来の応用研究を強化することになる。細胞発達の微妙な違いを理解することは、研究者が病気を予防し、新しい組織を作り出す方法を学ぶのに役立つだろう。
「ドナーの臓器や組織は必要なくなります。移植された臓器が拒絶反応を起こすことを心配する必要もありません」とグルック氏は言う。「まだその現実には程遠いですが、今後20年で、このプロセスが個別化医療においてより実現可能になると思います。」
表面的には、繊維製品というと靴下やタオルのようなものに聞こえますが、業界全体を見てみると、ポリマーで作られたもの、つまりほぼあらゆるものを見ることになります。
グルックと彼女のチームは、心臓と角膜の微小環境を特に模倣した足場を作る実験を行っている。この研究には、繊維、生体医学工学、医学、機械工学が組み合わされている。グルックは、 電気・コンピュータ工学科 そしてその バイオメディカル工学共同部門 心臓細胞の電流を研究するためにグルックは 比較医学研究所は、人間と動物の健康を改善するために学際的な研究と科学的発見を促進しています。学際的なアプローチは、この研究室にとって不可欠です。https://www.youtube.com/embed/Zqqt39k9njg?feature=oembed&enablejsapi=1多能性幹細胞は、心臓細胞と同様に同期して拍動します。
博士課程の学生であるスー・ヒー・クック氏は、 繊維・高分子科学プログラムは、ウィルソン繊維大学に入学する前は生物医学工学を学んでいた。グルックが心臓組織の研究をしていることを知る前は、生物医学工学の博士号を取得するつもりだった。現在、彼らは多能性幹細胞がどのようにして心筋細胞になるかを研究している。
「幹細胞が心筋細胞のように鼓動するところまで到達しましたが、実際の心筋細胞ほど強く、同期して鼓動するわけではありません」とクック氏は語った。「心拍は電気的なものなので、私たちは導電性材料に興味があります。材料を製造しながら、細胞がそれにどう反応し、鼓動が良くなるかを見たいと思っています。」https://www.youtube.com/embed/YiPnkXeIXWE?feature=oembed&enablejsapi=1スー・ヒー・クック氏はノースカロライナ州立大学の3分間論文コンテストでピープルズチョイスを受賞した。
グルック氏のチームは、ナノファイバーの足場の機械的および物理的特性を実験し、タンパク質レベル、弾性、伝導性などを変化させて、特定の臓器に見られるものと類似した安定した微小環境を作り出している。繊維およびポリマー科学プログラムの博士候補であるナシフ・マフムード氏は、眼表面の修復と角膜組織に類似した足場の作成を研究している。この材料は、視界を遮らないように透明でなければならず、細胞の成長をサポートしなければならない。
マフムード氏は繊維と消費者科学を学んできた。当初はバイオメディカル分野に進むつもりはなかったが、グルック氏の多能性幹細胞に関する研究に魅了された。
「自分がここでこのような研究をすることになるとは想像もしていませんでした」とマフムード氏は言う。「生物学がそれほど好きだったわけではありません。私の専門は繊維です。繊維専門の大学なので、私たちの研究室には魅力的なものがたくさんあります。」
「表面的には、繊維は靴下やタオルのようなものだ」とグルック氏は言う。「業界全体を見てみると、ポリマーで作られたもの、つまりほぼあらゆるものを見ることになる。繊維の染色も見ることになる。この業界は驚くほど多分野にわたるのだ」
この研究は、命を救う研究の始まりに過ぎません。
「一歩引いて考えると、『幹細胞が心臓組織に変化し、培養皿の中で鼓動するのを見るのは、ちょっとすごいこと』と思う」とクック氏は語った。「科学的発見のプロセスは、私にとって非常にやりがいのあることだ。知識の断片を発見し、それを科学者と共有する。私たちは、この分野を前進させる小さな役割を果たし、医療分野に革命をもたらし、多くの人の命を救う可能性のあるこの知識の断片を提供しているのだ」
元の記事の出典: NC州立大学研究イノベーション