新技術で機能的な脳組織の3Dプリントが可能に

3D印刷臓器

3Dプリンティング、または付加製造は、製造方法を静かに革命的に変えており、現在では数百の材料が3Dプリントに利用可能です。  しかし、最もエキサイティングな材料は製造向けではなく、医療目的、すなわち生体組織かもしれません:

バイオプリンティングは、将来的に文字通りヒトの心臓、肝臓、または肺をオンデマンドで3Dプリントし、移植可能な状態にすることを可能にするかもしれません。このテーマは私たちの記事「Organs On Demand: Best 3D Bioprinting Stocks」で取り上げました。

バイオプリンティングの新たな段階は、研究チームでUniversity of Wisconsin–Madison, led by Su‑Chun Zhang, professor of neuroscience and neurologyによって達成されました。彼らは、通常の脳組織と同様に成長し機能する脳組織を3Dプリントすることに成功しました。  これは真に革命的で、これまでのすべての脳組織の3Dプリント試みよりもはるかに優れた結果です。

最適化されたバイオインク

この科学的ブレークスルーの鍵は、従来のバイオプリンティング技術をニューロンの特定のニーズに合わせて適応させることでした。

通常、バイオプリンティングは細胞を垂直に重ね、複雑な足場材料を使用します。代わりに、Zhangチームは水平設計を採用し、従来よりもはるかに柔らかいバイオインクゲルを使用しました。

柔らかいゲルはニューロンが実際の脳と同様に成長し相互作用できるようにします。比較的薄いゲルは酸素の浸透を改善し、薄く育った組織はゲルから栄養を完全に吸収できました。

出典: Cell Stem Cell

総合すると、これは既存のどのモデルよりも実際の脳組織に近い組織を作り出します。組織はより結合が強くなるだけでなく、ニューロン同士が通常通りに通信でき、さらに支持細胞を組織に加えることが可能です。これらの支持細胞は神経活動に関与するニューロンではありませんが、活動中のニューロンを機能的かつ健康に保つ重要な役割を果たします。

新しい研究ツール

現在使用されているcerebral organoidsと比較して、これらの3Dプリント脳組織ははるかにリアルで、実際の脳がどのように機能するかを理解するのに役立ちます。

出典: Broad Institute

モデル脳組織の構造を完全に制御することで、研究者はこの技術を用いてアルツハイマー病やダウン症候群などの脳のリアルなレプリカを作成できます。

“設計通りに組織をプリントできるので、ヒト脳ネットワークの動作を調べるための定義されたシステムを持つことができます。特定の条件下で神経細胞がどのように相互作用するかを、正確にプリントしたものを用いて非常に具体的に観察できます。”

脳はネットワークとして機能するため、高度な相互接続性は基礎研究の進展にとって重要です。

さらに、この新しいプリント技術は新たな機器を必要としません。ベンチトップの市販3Dプリンターで実施でき、ニューロンの解析は顕微鏡イメージングや電極といった、神経学ラボで既に一般的に使用されている手法で行えます。

バイオプリンティング株

1. BICO Group AB

Pr ZhangのチームはCellink プリンターを使用して脳組織のバイオプリンティングを行いました。

2021年に、Cellinkは2019年のCytenaと2020年のScienion の買収を受けてBICO Groupに名称変更されました。Cellinkは依然として事業のバイオプリンティング部門のブランド名です。

Bioprinting は2023年第3四半期に1600万ドルの売上を占め、さらに2800万ドルのbiosciences と1200万ドルのbioautomationがありました。

出典: BICO Group AB

この分野で唯一ではありませんが、Cellinkは明らかに非常に先進的なバイオプリンティング機器メーカーです。Pr Zhangがこれらの機械を使用した成果は、現在ほとんどバイオプリンティングを利用していない神経学研究におけるその可能性を示しています。

長期的には、バイオプリンティング企業は研究者向けツールの提供から、製薬会社向けの患者用バイオプリント治療薬の供給者へと進化する可能性があります。これにより、使用されるバイオプリンターの数はもちろん、毎月販売される消耗品の量も大きく変わります。

これは、PacBio（PACB）やIllumina（ILMN）のようなゲノムシーケンシング機器メーカーでも同様に起こり、最終的に収益の80％を消耗品の継続的な販売から得ています。

2. Organovo

Organovoの独自技術は、3Dプリントされたヒト組織を用いて、組成、構造、機能、疾患など、実際のヒト組織の重要な側面を模倣します。

この技術は治療可能性のある新分子の探索に利用されました。まず3D組織モデルで潜在的分子を検証することで、ヒトでの試験前により現実的なin‑vitro細胞モデルを用い、臨床試験の失敗リスクを低減できると同社は期待しています。

Organovoのパイプラインは炎症性腸疾患（IFD）と肝線維症に焦点を当てており、臨床試験のフェーズ2/3のプログラムが1つ、フェーズ1のプログラムが1つあります。フェーズ2aの概念実証結果は2025年後半に期待されています。

出典: Organovo

2022年の米国での潰瘍性大腸炎（IFDの一形態）の症例は210万件、世界全体で1300万件で、66億ドル規模の市場です。2023年から2032年まで年平均成長率6％で成長し、120億ドル規模になると予想されています。

Organovoは極性上皮と間質層を備えた腸組織のリアルなシミュレーションを使用しているため、薬剤が患者にどのように作用するかをin‑vitroで適切に表現できていると考えられます。

出典: Organovo

このため、Organovoはバイオプリンティングの初期段階を活用し、バイオテック企業が新しい治療法を発見するモデルとして利用しようとする投資家にとって興味深い株式です。