米国では全国的な臓器不足が続いており、移植待機リストに載る数十万人の患者にとって恐ろしい窮状である。しかし、新たな技術がいつか、ドナー臓器を不要にする可能性を秘めている。
シカゴを拠点とするバイオテック企業Biolife4Dは、心室や心房を含むミニチュアの人間の心臓を3Dバイオプリントしたと主張している。実用化まではまだ数年かかるが、長期的な目標は、時計の電池交換のように、人間の患者に移植できる実寸大の人間の心臓をプリントすることだ。
同社は独自開発のバイオインクを使用した。同社はこのインクを「ゼラチンに近い特性を持つ」と説明しており、実際のヒトの生体材料を再現するために一から設計されたものだ。心臓は、一般消費者向けの3Dプリンターが小さな物体をプリントするのと同じ方法、すなわち一層ずつ積み重ねる方式でプリントされた。プリント工程中の構造的な安定性を確保するため、Biolife4Dは心臓を包み込む追加の支持足場もプリントした。
プリントが完全に終わると、心臓は人体の環境を模倣したバイオリアクターに移された。これにより細胞が自ら融合し、組織を形成する。
これは、近年の3Dバイオプリンティング技術における数多くの画期的な進展の一つだ。今年4月には、テルアビブ大学のイスラエルの研究室が、同様に小型化された3Dプリントの心臓を発表し、大きな話題となった。これは患者自身の細胞を用いるものだ。イスラエルのメディアは、それが同種の「世界初」の3Dプリント心臓であると主張した。
Biolife4Dによれば、同社のミニ心臓を他と区別するのは、その内部構造である。人間の心臓の内部に通常見られる弁などの構造と同様に、四つの主要な内部心腔とその他の構造を備えている。
これほどの進歩があっても、このミニ心臓は移植にはほど遠い状態だ。人間の患者の命を救うのではなく、ミニ心臓は代わりに、心毒性試験の有効なツールになる可能性がある。心毒性試験とは、薬物療法や医薬品が心筋をどのように損傷しうるかを調べる研究のことだ。
実際、そもそもそれが設計された目的もそこにある。BIOLIFE4Dの最高科学責任者であるRavi Birla氏によれば、この心臓は同社にとって「この驚異的な技術を市場に展開する最初の潜在的な機会」を表している。
同社はすでに生産規模の拡大を計画しており、最終的には実寸大の人間の心臓をバイオプリントすることを目指している。しかし、それは見た目以上に難しいかもしれない。異なる領域に複数の細胞種を届ける必要があり、Birla氏によれば、その過程では「追加のインク」の開発が必要になる可能性があるからだ。
Biolife4Dは、プリントした心臓をヒトまたは動物の患者に首尾よく移植できるようになるまでに、まだやるべきことが山ほどある。Birla氏の言葉を借りれば、「動物の体内で一生生き延びるために満たさなければならない基準は、心毒性試験に使うミニ心臓を生体工学的に作製するための基準よりも高い」からだ。
