画期的な分子工学技術が多様な細胞を持つ超精密なミニ臓器を実現

Tokyo新しい分子工学の技術により、リアルなオルガノイド組織構造を作成することが可能になっています。研究者は、特別に折りたたまれたDNAで作られたマイクロビーズを使用して、成長因子やシグナル伝達分子がどのように組織内で放出されるかを制御しています。この方法により、構造や細胞構成の両面で実際の組織に非常に近い高度なオルガノイドを開発することができます。

新しい技術は、成長中のオルガノイドにDNAマイクロビーズを注入することを含んでいます。これらのビーズには、UV光にさらされると放出されるタンパク質や他の分子が含まれています。この方法により、組織内の重要な発生シグナルのタイミングと位置を正確に制御することが可能になります。このチームは、生物学者、医師、物理学者、材料科学者からなり、この技術がメダカから生成された網膜オルガノイドで有効であることを証明しました。

この技術の主な特徴には、成長因子やシグナル分子の放出を正確に制御できること、発展途上の組織内での局所的な供給、自然な細胞組成をより正確に模倣する能力、複数のシグナル分子を運ぶ柔軟性が含まれます。

以前は、これほどまでの制御を達成することはできませんでした。研究者たちは、外部から成長因子を加える必要がありましたが、これがしばしば望ましくない影響を引き起こし、オルガノイドは期待したほど複雑になりませんでした。この新しい方法では、特定のエリアで成長因子を放出することが可能となり、より現実的な組織発展を実現します。この結果、人間の病気や発達を研究するためのより良いモデルが提供されます。

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研究者たちはDNAマイクロビーズを用いて、網膜に隣接する網膜色素上皮細胞にWntシグナル分子を直接届けました。従来の培養液中でのWntの使用は、網膜の神経発達を停止させる問題を引き起こしていました。しかし、マイクロビーズからの集中した放出により、魚の眼の自然な構造に似たより正確な細胞配置が実現しました。

この方法により、より複雑で組織化されたオルガノイドを作成できます。このような高度なオルガノイドモデルは、人間の発達や疾患の研究を加速し、薬の試験を容易にします。また、異なるシグナル分子を使用する柔軟性があるため、多様な組織の研究に役立ちます。

この技術は基礎研究にとどまらず、多岐にわたる分野で大きな影響を及ぼす可能性があります。新薬の発見や医療治療の個別化において、より優れたヒト組織モデルを作成することにより変革をもたらすかもしれません。科学者たちは、この技術が毒性学、病理学、再生医学などの分野で、精密な組織モデルが非常に重要な役割を果たすと考えています。

この重要な研究は、欧州研究会議とドイツ研究財団によって支援されています。これは「3D Matter Made to Order」プロジェクトの一環であり、ハイデルベルク大学とマックスプランク医学研究所の共同作業によるものです。その成果は、「Nature Nanotechnology」誌に発表され、分子生物学と合成生物学の画期的な進歩を示しています。