3Dバイオプリンティング腫瘍モデルとその潜在的な応用：レビュー 学術的背景 がんは、世界中で人間の死亡の主要な原因の一つであり、その制御不能な異常増殖、急速な成長、転移、および高い異質性により、従来の二次元（2D）細胞培養や動物モデルは、腫瘍診断および治療研究における臨床転換率が極めて低い。これらの制限を克服するために、研究者はより適切な腫瘍モデルの開発を緊急に必要としている。近年、3Dバイオプリンティング技術は、細胞、生体分子、および基質成分の空間分布を正確に制御することで、実際の人体腫瘍の空間組織、細胞資源、および微小環境特性（低酸素、壊死、遅延増殖など）をより忠実に再現する腫瘍モデルを作成するための新興技術として注目されている。このレビュー論文は、3Dバイオプリンティング技術の腫瘍モデ...

抗菌ゲルを組み込んだ電紡ポリビニルアルコール繊維を用いた酵素制御活性酸素放出の研究 学術的背景 皮膚は人体の感染に対する最初の防壁であり、傷の発生はこのバリアを破壊し、感染リスクを高めます。抗生物質耐性の増加に伴い、新しい抗菌療法の開発が特に重要となっています。従来の抗生物質療法は耐性を引き起こすだけでなく、細胞や臓器の毒性、アレルギー反応、腸内微生物叢への悪影響などの副作用を引き起こす可能性があります。そのため、局所的な抗菌治療がより優れた選択肢となり、特に抗菌剤を創傷被覆材に組み込むことで、その有効性を高め、毒性を減らすことが可能です。 近年、過酸化水素（H2O2）などの活性酸素（Reactive Oxygen Species, ROS）がその抗菌特性から注目されています。ROSは病原体...

3Dバイオプリンティングによるセルロース/コラーゲンベースの薬剤放出フィラーを用いた深部トンネル創傷の治療 学術的背景 深部トンネル創傷（tunneling wounds）は、皮膚表面下に形成される複雑な創傷であり、その形状や大きさは多様で、ねじれや曲がりを持つことがあるため、治療が非常に困難です。既存の創傷ケアソリューションは主に表在性創傷を対象としており、未治療のトンネル創傷は重大な健康問題を引き起こす可能性があります。そのため、深部トンネル創傷を効果的に充填し、治癒を促進する材料の開発が重要です。本研究では、天然ポリマー（セルロースやコラーゲンなど）を使用してトンネル創傷フィラー（Tunnel Wound Fillers, TWFs）を調製し、真皮細胞外マトリックスを模倣することで、こ...

光/pH二重制御薬物放出「ナノコンテナ」が腫瘍の低酸素状態を緩和し、化学療法、光線力学療法、化学力学療法の相乗効果を強化 学術的背景 臨床がん治療において、化学療法と放射線療法には、薬剤耐性、治療の不完全性、周期的な再発など多くの制限があります。これらの欠点を克服するために、研究者たちは多モーダル併用療法を含むさまざまな代替戦略を開発してきました。この治療法は他の療法と補完し、腫瘍治療の効果を向上させることができます。光線力学療法（PDT）は、光活性化光感受性物質と環境中の酸素（O₂）を利用して高レベルの毒性活性酸素種（ROS）を生成し、がん細胞を殺す典型的な酸化治療戦略です。PDTは、非侵襲性、迅速な効果発現、オンデマンド制御性により、原発性腫瘍治療において顕著な利点を持っています。しかし...

3Dプリント技術を用いた骨格筋血管化研究の応用 学術的背景 骨格筋組織は人体において最も重要な組織の一つであり、その機能は筋管（myotubes）と血管ネットワークの密接な関係に依存しています。血管ネットワークは骨格筋に酸素と栄養を供給するだけでなく、筋損傷の修復過程においても重要な役割を果たします。しかし、骨格筋の損傷が20％を超えると、従来の自家筋肉移植治療の効果は限定的で、失敗率が高くなります。近年、組織工学の発展により、特に三次元（3D）プリント技術の応用によって、血管ネットワークを持つ骨格筋組織の構築が可能になりました。しかし、体外で骨格筋と血管ネットワークの相互作用を正確に制御する方法は、依然として解決すべき課題です。 本研究は、3Dバイオプリント技術を用いて、骨格筋と内皮細胞（...

急性骨髄性白血病（AML）のヒト化スキャフォールドにおける強固な移植研究 背景紹介 急性骨髄性白血病（AML）は悪性血液疾患であり、その治療と研究は常に大きな課題に直面しています。患者由来の異種移植モデル（PDX）はAML研究の重要なツールですが、既存のPDXモデルは複雑性が高く、操作が煩雑であるため、その広範な応用が制限されています。これらの問題を解決するため、研究者たちはヒト化微小環境（humanized niche）を移植することでPDXモデルを改良しようと試みています。しかし、既存の方法は通常、複雑な操作ステップと特定の生体材料を必要とするため、広く採用されることが難しい状況です。 本研究は、操作プロセスを簡素化し、生体材料の選択と移植方法を最適化することで、より簡便で強固なAML ...

触覚フィードバックゲインが平衡に及ぼす影響とその神経メカニズム研究 背景紹介 日常生活において、人体の平衡制御は視覚、前庭覚、および固有感覚を含む複数の感覚入力に依存しています。触覚フィードバック（haptic feedback）も平衡制御において重要な役割を果たしており、特に固定物体に接触している場合、触覚は身体の揺れ（postural sway）を著しく減少させることができます。しかし、触覚フィードバックのゲイン（gain）が平衡制御にどのように影響するか、および中枢神経系（CNS）がこれらのフィードバック信号をどのように処理するかは、まだ完全には解明されていない問題です。この問題を探るため、研究者たちは人工的に触覚フィードバックのゲインを調整し、平衡制御への影響を研究し、その背後にある...

ナノトポグラフィーが細胞代謝活動に与える影響：マルチモーダルイメージングによる新たな発見 学術的背景 生物医学分野において、細胞と材料表面の相互作用は、細胞の挙動、組織工学、再生医学を研究する上で重要な鍵となります。ナノスケールの表面トポグラフィー（ナノトポグラフィー）は、細胞の形態、接着、増殖、分化に大きな影響を与えることが証明されています。しかし、ナノトポグラフィーが機械的および幾何学的な微小環境を通じて細胞代謝をどのように調節するかは、まだ完全には理解されていない問題です。細胞代謝は、エネルギー産生、生体分子合成、酸化還元バランスなど、細胞機能の核心を担っています。ナノトポグラフィーが細胞代謝に与える影響を理解することは、細胞と材料の相互作用メカニズムを解明するだけでなく、新しい細胞培...

生体材料による血管化促進の物理的特性制御研究 背景紹介 組織工学と再生医療の分野において、血管系の形成と十分な血液灌流は、生体材料内の栄養と酸素供給を確保するために極めて重要です。しかし、既存の生体材料は移植後に血管化が不十分であることが多く、細胞のアポトーシスや組織壊死を引き起こすことがあります。この問題を解決するため、研究者たちは生体材料の物理的特性が血管化プロセスにどのように影響を与えるかを探求し始めました。本稿では、生体材料の物理的特性、特に孔隙構造、表面形状、剛性に焦点を当て、これらが血管化を促進するメカニズムを概説し、骨再生、創傷治癒、膵島移植、心臓修復などの分野においてより優れた研究モデルと個別化治療戦略を提供する可能性について議論します。 論文の出典 本論文は、Hao Li、...

電紡繊維を用いた異物反応の調節 背景紹介 生物医学分野では、皮下インプラントなどの埋め込み型医療機器の使用が増えています。しかし、これらの機器は埋め込まれた後に宿主の免疫反応を引き起こすことが多く、これを異物反応（Foreign Body Response, FBR）と呼びます。FBRは複雑な免疫反応であり、通常はインプラントが線維化組織に包まれることでその機能に影響を及ぼします。埋め込み型医療機器の長期的な性能を向上させるため、研究者たちはFBRを調節する方法を模索してきました。近年、電紡繊維（electrospun fibers）はその高い孔隙率と生体模倣特性から、潜在的な解決策として注目されています。電紡繊維は天然の細胞外基質（Extracellular Matrix, ECM）を模倣...