大日本印刷株式会社 (DNP) 负责研究开发的部长之一土屋胜则在2015年发现，播种在他们开发的模式培养基材上的干细胞，仅在90天内就分化成肠细胞，发育成肠道。简直不敢相信。
土屋和他的团队成功创造出的三维器官被称为“迷你肠”，因为它具有与生物体肠道相同的吸收和分泌能力，并且还表现出蠕动。*它的最大直径约为1厘米。
“迷你肠道”是由日本国立儿童健康与发育中心（NCCHD）与DNP和东北大学的研究人员合作开发的，研究成果于2017年1月发表在美国医学期刊《临床研究杂志》上。这是世界上首次利用人类胚胎干细胞和诱导多能干细胞在体外创造出具有肠道功能的器官，取得了显著成就。
在这项研究成果展示的幕后，DNP 利用其“薄膜多层技术”做出了重大贡献，该技术是其印刷技术的先进版本，可以薄而均匀地涂覆多种功能材料。
- 蠕动运动:动物消化道的运动，如蚯蚓等蠕形动物的移动运动，伴随肌肉收缩波的运动
“通过将DNP拥有的薄膜多层技术应用于培养基材，将ES细胞和iPS细胞等多功能干细胞分化成具有各种肠道功能的细胞，并且具有相同功能的细胞是自组织的。我拉出了能力。当我看到培养的细胞在我面前像人体肠道一样蠕动时，我无法相信。” Tsuchiya回顾那些日子。这一瞬间，长年活跃在墨水、显示器、电子纸等开发领域的土屋再次切身感受到了生命科学的神奇。
多功能干细胞如ES细胞和iPS细胞具有分化成所有类型细胞的能力。有望在试管内产生有助于开发新治疗方法和新药的细胞，利用这些人的多功能干细胞的再生医学研究正在世界范围内积极开展。近年来，已经进行了具有挑战性的研究，其在体外产生称为类器官的“接近生物体的复杂器官”。
然而，在器官中，产生具有复杂结构和功能的肠道等类器官存在一些主要挑战。肠道除了发挥消化、吸收、免疫功能外，还进行蠕动运动。在体外产生具有如此多功能的类器官被认为是极其困难的。
DNP技术有助于解决问题
DNP技术解决了这些问题，并支持成功生产称为迷你肠的类器官。通过应用DNP多年来培养的制版 (印刷原版的制备)，涂层 (涂布)，图案 (精确图案的形成) 等技术，我们优化了培养细胞的基质。它的应用方法是这样的。
细胞模式培养基底“CytoGraph ® (位点图) ”上的迷你肠制造过程
将特殊材料涂在玻璃或塑料基材的表面上，厚度为几纳米 (10减9次幂)，然后涂上与细胞不粘附的聚合物材料，厚度为几纳米 (涂层) 。细胞不粘附到以这种方式制成的基材上，但是当用紫外线照射任意区域时，去除最上层的聚合物层，并且形成细胞粘附的区域 (制版) 。
然后，当在基底上制作具有和不具有聚合物层的部分的图案并在其上播种细胞时，由于没有聚合物层，细胞仅聚集在细胞可以粘附的部分，并且图案形成这是一种形成细胞集合的机制。
以这种方式制造的迷你肠可以在给予营养时在试管中长期储存，并且可以连续进行药物测试。因此，NCCHD和DNP正在推动迷你肠的实际应用，作为新药开发中极其创新的主题。除了旨在到2021年建立稳定的迷你肠生产技术外，我们的目标是到2022年在DNP建立大规模生产技术，并开始向制药公司和检测公司提供。
虽然阐明迷你肠的形成机制是中途，但DNP将继续与NCCHD合作，NCCHD是该国领先的干细胞研究机构之一。
DNP生命科学事业的发展历程
DNP通过印刷技术生产了许多具有微米 (10减6次幂) 米单元和纳米单元处理的产品。凭借其技术优势，我们专注于生命科学领域的业务发展。其历史始于1985年的“尿检试剂盒”。通过应用当时开发的“酶油墨技术”，我们已经将唾液试纸和妊娠测试套件商业化，并为药品和医疗设备制造包装材料。
应用DNP“薄膜多层技术”的细胞培养器材
在21世纪上半叶，DNP开始认真研究医疗领域的研究和开发。2004年，在与东京医科大学的合作研究中，我们应用DNP的光掩模 (用于制造半导体产品的原始版本) 相关技术，将图案培养的细胞转录到基底上，直径约为10微米我们建立了一种图案化毛细血管的技术。之后，2006年，他开始与东京女子医科大学高级生命科学研究所合作开展再生医学研究。2008年，与东京女子医科大学等合作，利用印刷技术建立了再生医学细胞片培养膜的有效生产技术，并与东京医科大学开发了细胞图案化技术，我们商业化了第一个细胞模式培养基板“CytoGraph ® (位点图) ”。这是一种技术，成为这次用于制造迷你肠的基质的基础。
NCCHD注意到了这些成就。在此之前，DNP开发了具有细胞粘附性特征的基质，并培养了生物来源的细胞，如血管，心脏和骨骼。对此，NCCHD考虑到通过模式培养多能干细胞，或许可以控制迄今没有的细胞分化，正式的共同研究于2011年开始。
此后，2014年颁布了“再生医学促进法”，鼓励私营企业进入再生医学领域，DNP也将进一步关注细胞培养基材等生命科学领域的业务。
DNP目前的目标是稳定地向制药公司提供迷你肠，并将其用于开发针对先天性小肠疾病、溃疡性大肠炎、克罗恩病等原因不明的慢性炎症性肠病等疾病的新药。
如果迷你肠可用于新药开发，制药公司可以预期显着降低成本。在筛选 (筛选) 用于药物的候选化合物时，可以使用与器官非常接近的来自人体的类器官来收集化学反应数据，并且可以在此基础上搜索化合物。您还可以在不使用动物的情况下检查药物的有效性和安全性。
事实上，新药的开发需要巨额投资。根据制药产业政策研究所发布的研究论文系列59号 (2013年7月) 发表的“药物开发的时间和成本-问卷调查-”1例药物发现的研究和开发平均总投资高达500亿日元。此外，在通过动物临床前试验进入人体临床试验的药物发现项目中，最终获得批准的5.6个项目中只有1个。换句话说，即使进行了大量投资，也很少有药物被批准。
Tsuchiya是研发中心和转化技术研发总部的3部分，旨在稳定生产迷你肠，自2017年以来，我们在DNP柏市研究设施内运营细胞加工设施 (CPF) 我们正在推动研发。在这个实验室中，细菌被彻底管理，在进入房间之前必须更换两次衣服，并且一次最多只能进入两个人。
今后的课题是DNP技术的进一步应用
Tsuchiya部门的大多数成员都来自生命科学领域，主修生物学和药理学。Tsuchiya本人专注于DNP的材料领域，但他在美国驻留 (2005年至2009年) 期间购买了与生物风险公司合作的经验，并于2010年搬到了现任部门。“起初我无法掌握情况，但我逐渐对细胞着迷。如果有10个细胞，它们会做不同的运动。敏感的地方和难以控制的地方很有魅力。”
Tsuchiya还担任再生医学创新论坛的执行官，该论坛是一家促进再生医学的综合性公司。“目的是通过这些活动，提高DNP在再生医疗领域的地位。”，他在访问公司和部委和机构时努力传播再生医学。
未来的任务是进一步将DNP拥有的技术与生命科学技术相结合。“为了使DNP在生命科学领域的独特性，进一步应用DNP在该领域培养的印刷技术。为此，每个研究人员充分理解该技术并考虑如何使用该技术是关键”他说。
- 发布日期:2018年4月16日
- 部门名称和产品规格等刊登内容是采访时的内容。如有变更，恕不另行通知，敬请谅解。
2018年4月16日发现DNP编辑部
