【特集】バイオファブリケーション〜機械で臓器を作る〜

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特集にあたって
Introduction

中村真人(富山大学)

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バイオファブリケーションの意義,必要性,　国内外の技術開発動向と実用化のポイント 　
The Meaning and Necessity of Biofabrication, and the Trend of
Technological Development and the Key Points for Practical Application

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中村真人(富山大学)

科学の時代,組織や臓器を作るために,工学によるチャレンジが始まった。細胞や生体
材料を積み上げたり組み合わせたりして工学的に作りあげるアプローチは,従来の細胞培
養や組織工学手法からはありえない手法だが,それを可能にする『機械の手』を開発し実
現を目指す。それがバイオファブリケーションである。その意義,必要性,および世界の
トレンドと実用化を考えたい。

【目次】
1.はじめに
2.克服すべきTissue Engineering の課題
3.バイオファブリケーションとは
4. 積層造形法,Additive Manufacturing:AM の医療応用
4.1　3D-Printer とAdditive Manufacturing(AM)
4.2　3D-Printer の近年の進歩
4.3　3D-Printer,Additive Manufacturing の医療応用とバイオファブリケーション
5.バイオファブリケーションで目指すTissue Engineering の革新の戦略
5.1　機械化
5.2　デジタル化
5.3　三次元実装
6.国内外の技術開発動向と実用化のポイント
7.まとめ

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細胞シートを用いた三次元組織の構築技術
Fabrication of Three-dimension Tissue by Cell Sheet Technology

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坂口勝久(早稲田大学)
清水達也(東京女子医科大学)

　近年,三次元組織構築は再生医療や薬効組織モデルの次世代ツールとして注目されてい
る。しかしながら,厚い組織を構築するには培養液の流れのある血管網を導入しなければ
ならない。本稿では温度に応答して細胞をシート状に形成する細胞シート技術の紹介と,
細胞シートを用いた三次元組織構築法とその血管網導入方法の開発を紹介する。

【目次】
1.再生医療とティッシュエンジニアリング
2.細胞シートを用いたティッシュエンジニアリング
3.生体血管を利用した細胞シート積層化による三次元心筋組織の再生
4.生体外における三次元組織モデルの構築

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細胞だけで立体的な構造体を作製するScaffold-free 3D Biofabrication system の開発
A Development of Scaffold-free 3D Biofabrication System for Regenerative Medicine

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中山功一(佐賀大学)

　再生医療研究では,立体的な臓器を人工的に作るためは,細胞と足場となる生体材料の
組み合わせが世界の常識とされている。それに対し,筆者らは古典的な生物学の知見であ
る細胞凝集と,骨折の外科的治療という,二つの古くからある知見を組み合わせ,全く新
しい再生医療の技術を確立した。さらに複数のものづくり系企業と連携し,バイオ3D プ
リンター(Biofabrication system)を開発した。稼働してまだ日が浅いが,予備的な実験
で良好な成果が出始めている。将来的には自分自身の細胞だけで移植可能な臓器を体外で
作製できることが期待されている。

【目次】
1.はじめに
2.細胞凝集塊(スフェロイド)とモールド方式
3.創外固定法
4.作業の自動化構想

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Layer by Layer 細胞コーティング法〜マテリアル技術からのアプローチ
Layer by Layer Cell Coating 〜 Approach from Material Science

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西口昭広(大阪大学大学院)
松崎典弥(大阪大学大学院)
明石　満(大阪大学大学院)

　本稿では,マテリアル技術からのアプローチとして,細胞積層法および細胞集積法に基
づく新しいヒト三次元生体組織モデルの構築および薬剤効果判定・毒性評価への応用につ
いて紹介する。人工的に高分子ナノ薄膜を細胞に形成することで組織をビルドアップする
本手法は,次世代の組織モデル開発への利用が期待される。

【目次】
1.はじめに
2.細胞積層法による三次元積層組織の構築と組織モデルへの応用
3.細胞集積法による三次元組織の短期構築と血管網・リンパ管網の導入
4.附属器を有するヒト皮膚モデルの構築
5.インクジェットプリントによる三次元肝組織チップの創製と薬剤毒性評価
6.おわりに

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膜マイクロ・ナノファブリケーション技術による組織再生デバイス　　　　
Membrane Micro/Nano Fabrication Technology for Tissue Regeneration Device

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池内真志(東京大学)

　筆者は,ポリマー薄膜の微細加工技術および,その柔軟な構造を利用したMEMS デバ
イスの研究に,長年携わってきた。近年,これらの独自技術が,医療やバイオ研究の分野
で注目され始めている。本稿では,筆者らの近年の研究成果のうち,再生医療研究でルー
チンワークとなっている胚様体形成を自動化するデバイス「PASCL」と,生体外で組織を
再生する際に必要不可欠な血流を供給するデバイス「人工毛細血管床」について紹介する。

【目次】
1.はじめに
2.胚様体自動生産デバイス「PASCL」
3.生分解性薄膜を用いた微細流路網
4.おわりに

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マクロ三次元流路ネットワークと小チャンバーからなる組織再構築用担体
Tissue Engineering Scaffolds Consisting of a Macro-scale 3D Flow Channel
Network and Small Chambers

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酒井康行(東京大学)
厖　　媛(東京大学)
堀本洋平(芝浦工業大学大学院)
安斎正博(芝浦工業大学大学院)
新野俊樹(東京大学)

　移植用肝組織の人工的構築の方法論確立を最終目標として,細胞の三次元化とマルチス
ケール物質交換性の確保の視点から,“細胞組織体を高密度にランダム充填する小チャン
バーと,それらに培養液・血液を均一に分配するマクロ流路構造”を持つ担体構造を提案,
灌流培養による初期評価を行った。

【目次】
1.はじめに
2.流路ネットワークを配備した多孔質担体の利用―トップダウン的アプローチの限界
3.流路ネットワークと小空間/組織モジュール充填法の組み合わせ利用
―トップダウンとボトムアップの融合
3.1　対象スケールに応じたコンセプトの融合
3.2　担体デザインと制作
3.3　担体を用いた細胞凝集体の充填灌流培養
4.おわりに

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無菌空間ロボティクス製造技術
The Robotics in the Aseptic Environment

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米田健二(澁谷工業)

　夢の治療とされる再生医療の実現のためには,その有効性とともに製品の安全性の担保
が重要である。しかし,現状の人手作業に頼る再生医療製品の製造方式では,製品の無菌
性維持と均一性について問題があり,その解決策として自動化が望まれている。本稿は再
生医療の自動化についての要点と,その考え方を述べる。

【目次】
1.はじめに
2.従来の細胞操作設備の最も重要な問題
3.環境除染剤とその腐食性
4.再生医療における自動装置
5.アイソレータ付き自動機について
6.ロボットの無菌検証
7.まとめ

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BIO R&D

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バイオ燃料生産における酵母への期待
Designer Yeasts for Bio-ethanol Production

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大矢禎一(東京大学)

　化石燃料の代替エネルギーとしてバイオ燃料が注目されているが,セルロース系バイオ
マスを糖化した際に副産物として生じるアルコール発酵阻害物質が問題になっていた。今
回筆者らの研究から,リグニンから生じる阻害物質であるバニリンの酵母細胞内での標的
がリボソームであったことが明らかになり,バイオエタノールを高生産するバニリン耐性
酵母の育種開発の研究に一石を投じることになった。

【目次】
1.はじめに
2.木質バイオマスに含まれる酵母の阻害剤
3.バニリンの標的に関する今までの研究
4.形態を使った細胞内標的の同定方法
5.バニリンの標的の同定
6.バニリンの標的がリボソームであることについて
7.木質バイオマスのエネルギー利用に向けて

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新規三次元培養培地“FCeMTM シリーズ”を用いた抗癌剤評価　 　　　　　　　　
Novel 3D Cell Culture Media“FCeMTM Series”for Anticancer Drug Screening

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堀川雅人(日産化学工業)
西野泰斗(日産化学工業)

　近年,各種細胞の三次元培養に関するニーズが高まってきている。我々は既存のほぼ全
ての培地を三次元化できる三次元培養基材FP001 を開発してきた。本培養基材の特徴と
しては水とほぼ同等の粘弾性を示しながら,培地中の細胞やスフェアを立体的に浮遊させ
る効果を持つ。我々は本培養基材を含有する液体培地シリーズ,FCeMTM シリーズを使用
し,384 穴プレートのHigh Throughput Screening(HTS)への応用を試み,有用な結果
を得た。

【目次】
1.はじめに
2.三次元培養法の意義および特徴
3.三次元培養法の種類
4.FCeMTM シリーズの開発
5.おわりに

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BIO PRODUCTS

DL-メチオニン(DL-Methionine)

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