Research press release


Nature Communications

Biotechnology: Moulding tissues

複数のタイプの細胞を配置して、三次元(3D)の生体組織に似た構造体を作り出すための単純な手法が開発された。この方法では、ヒドロゲルの鋳型が用いられ、高度な実験器材を必要とせず、幹細胞のような「脆弱な」細胞にも使える。この研究成果を報告する論文が、今週、Nature Communicationsに掲載される。

工学的方法によって作製された生体組織は、再生治療に有用となる可能性があるが、その三次元構造を制御することが難しい。しかし、三次元構造の制御は、生体組織の機能を維持するうえで非常に重要である。今回、Sangeeta Bhatiaの研究チームは、パターンをつけた表面をヒドロゲルで覆って、その上で細胞を成長させた。そして、ヒドロゲルを除去すると、第1の細胞集団の構造的特徴を正確に模倣している凸版が得られた。次に、この凸版上で第2の細胞層を成長させて、第1の細胞層と組み合わせることで、複数の微細パターンを有する細胞区画を含む三次元ヒドロゲルが得られた。この方法は、「Intaglio-Void/Embed-Relief Topographic(凹版空隙/包埋凸版トポグラフィック(InVERT)成形法」と呼ばれ、Bhatiaたちは、この方法を用いて、幹細胞由来の肝細胞の機能が周囲の細胞との近接性によってどのような影響を受けるのかを調べた。さらに、Bhatiaたちは、これらの組織をマウスに移植し、その基本的機能が数週間にわたって維持されたことを明らかにした。

A simple technique for the arrangement of multiple types of cells into three-dimensional (3D), tissue-like structures is reported in Nature Communications this week. The method, which employs hydrogel moulds, does not require sophisticated laboratory equipment and works even with ‘fragile’ cells, such as stem cells.

Artificially engineered tissues may be useful for regenerative therapies but their 3D architecture is difficult to control, yet crucial for maintaining tissue function. Sangeeta Bhatia and her team grow cells on a patterned surface, which they overlay with a hydrogel. The gel is then removed, exposing a relief that precisely mimics the structural features of the first cell population. A second cell layer, grown on the relief, can then be combined with the first one, yielding a 3D hydrogel that contains multiple micropatterned cellular compartments. The team use this technique, termed “Intaglio-Void/Embed-Relief Topographic (InVERT) molding”, to investigate how the function of stem-cell-derived liver cells is affected by the proximity of surrounding cells. They further show that these tissues can be transplanted and maintain basic functions in mice for several weeks.

doi: 10.1038/ncomms2853

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