韓国の研究チームは、3D-バイオプリントを開発しました。 in-vitro アテローム性動脈硬化や脳卒中などの脳血管疾患の内皮炎症と個別化された治療戦略に関する新しい洞察を提供する努力における狭窄脳血管のモデル。
研究者によると、そのような病気は世界的な健康上の懸念を表していますが、 in-vivo 血管の狭窄が正常な血流を破壊し、慢性血管壁の炎症に寄与するこれらの疾患の一般的な特徴である血管狭窄の研究は、生活系の複雑さと変動性のために困難です。さらに、従来 in-vitro モデルは、人間の脳血管環境の構造的、機械的、および生物学的複雑さを効果的に複製することに至るまで、しばしば該当します。
研究者は、異常な流れパターンが内皮機能障害と炎症をどのように促進するかを研究するために、より生理学的に関連するモデルが必要であると考えています。
これに照らして、Byoung Soo KimとMin-Ju Choi（両方のPusan国立大学、韓国、両方とも韓国）が率いる共同チームと、Dongwoo ChoとWonbin Park（Pohang科学技術大学、Pohang、韓国）が3Dビオップリントを開発しました。 in-vitro 狭窄脳血管のモデル。彼らの研究はジャーナルにオンラインで公開されています 高度な機能材料。
「私たちは、制御された管腔の狭窄を備えた灌流可能な血管導管を迅速に製造するために、新しい埋め込まれた同軸バイオプリンティング技術を使用しました」とキムは説明しました。 「私たちのバイオインク – ブタ大動脈由来の脱細胞化された細胞外マトリックスのハイブリッド [ECM]、コラーゲン、およびアルギン酸塩は、内皮細胞の付着と機能をサポートするために、機械的強度と本質的な生物学的手がかりの両方を提供しました。」
研究者はさらに、バイオプリントされた血管が臍静脈および脳微小血管細胞を含むヒト内皮細胞をカプセル化し、正常血管と狭窄血管の両方をシミュレートする流れ条件にさらされたと述べています。モデルは正常に複製されました in-vivo 脳血管疾患に関連する血流条件と狭窄幾何学。計算流体のダイナミクスシミュレーションとトレーサービーズの実験により、狭窄領域がアテローム性動脈硬化血管に特徴的な乱れた流れパターンが生成されたことが確認されました。さらに、内皮化血管は連続的なカバレッジを示し、CD31、VE-カドヘリン、ZO-1を含むすべての接合タンパク質を発現しました。容器はまた、選択的透過性を通じて障壁の完全性を維持しました。乱れた流れの条件は、炎症マーカーの有意なアップレギュレーションを引き起こし、血管は成熟した内皮バリアの特性も保持しました。
「この3Dバイオプリンティング技術は、解剖学的に正確で生理学的に関連する血管を可能にすることにより、脳血管疾患モデリングの重要な進歩を示しています」とキムは付け加えました。
強化されたECMベースのバイオインクと同軸バイオプリンティングを使用して、モデルは狭窄容器の幾何学とフローダイナミクスを複製し、流れ誘発性内皮炎症を研究するための現実的なプラットフォームを提供します。研究者によると、複数の内皮細胞タイプとの互換性は、疾患モデリングと個別化医療における有用性を広げ、単純な間のギャップを埋めることにより in-vitro システムと複雑な in-vivo モデルでは、このプラットフォームは動物試験への依存を減らし、薬物スクリーニングと毒性評価を強化する可能性があります。
彼らはまた、脳特異的ECMを組み込み、血管支持細胞を共培養し、患者由来の細胞を使用するなど、将来の改良が生理学的精度をさらに強化し、患者固有のモデリングを可能にすることができることに注意してください。 Organ-on-A-Chipプラットフォームおよび人工知能（AI）駆動型分析との統合により、治療に対する内皮反応のリアルタイムモニタリングが可能になる可能性があると研究者は仮定します。
#研究者は脳血管疾患の治療を改善するために3D二剤型血管狭窄モデルを開発します