印刷技术与再生医学相遇产生的最先进的微型器官“迷你肠”

在新药 (特别是内服药)，我们熟悉的特定保健食品和功能标签食品等开发的早期阶段，正在开发的成分如何或如何在肠道中被吸收，正在进行实验以评估随后在体内表现出的行为。以前，这些都是通过动物实验进行评价的，但近年来，随着世界范围内动物健康博览会^※1的发展势头越来越大，人们开始寻求替代方法。另外，在医药和食品等行业，新产品开发的费用高涨和时间的长期化也在发展，代替手段的开发成为更加紧迫的课题。

• 1动物健康 (Animal welfare) :以伦理对待动物，保护其健康和福利，最大限度地减少疼痛、压力和痛苦。

为了满足动物实验替代技术的需求，人们正在尝试使用从多能干细胞 (包括人iPS细胞) 培养的各种器官细胞进行新药的研发。其中，称为“类器官”的微型器官具有类似于具有三维形状的人体器官的功能，引起了人们的关注，并且正在各种研究机构中进行开发。

特别是，由DNP和国家儿童健康与医学研究中心共同开发的“迷你肠”作为在人体器官中具有复杂结构和功能的肠管性器官受到关注。2021年12月开始试销，现在正在加速产品化。

照片中迷你肠的大小约为1.5毫米，但可以制作约1厘米的东西。这比到目前为止建立的肠类器官更大，并且微肠的正面和背面相反，吸收营养的肠上皮细胞暴露在外面，使得更容易测量吸收效果。

除了与吸收有关的肠上皮细胞层之外，微肠中还存在诸如平滑肌细胞和肠神经的粘膜下组织的细胞，并且与人体肠道本身相似的组织结构被立体再现。这些微肠的独特功能可用于广泛的研究。

迷你肠在模式培养基材上播种iPS细胞^※2，培养约30天后，作为球状的3D细胞培养物开始从基板上自然剥离。之后继续培养30天左右，迷你肠就完成了。

• 2 iPS细胞:分化为各种组织和器官细胞的多能干细胞之一。与从胚泡中提取细胞的ES细胞不同，其特征在于它可以由易于收集的体细胞 (例如皮肤和血液) 制成。

这里重要的是，简单地在基质中培养iPS细胞不会产生微肠。为了再现具有复杂结构和功能的肠道，需要图案基质以最佳形状培养细胞。控制iPS细胞粘附、分化等细胞活动的是应用DNP培育的高度微细加工技术和精密涂布技术等发展而来的聚合物薄膜^※3微细加工技术。

在该技术中，细胞涂覆不粘附的聚合物并根据任意图案照射真空紫外 (VUV) 光^*4以形成细胞粘附和生长的区域。就是这样。设计最适合培养的形状图案的独特技术和通过光刻技术培养的微加工技术的组合是DNP独有的优势。

• 3聚合物薄膜:由高分子(塑料、树脂、橡胶等)制成的1微米 (1/1000 mm) 以下的薄膜，易于具有特殊功能的材料。

• 4真空紫外(Vacuum Ultra Violet, VUV)光:一种电磁波，是指紫外光中波长最短的10–200纳米 (1纳米等于100万分之一毫米) 附近的区域。

2022年4月，在测量新型冠状病毒的奥密克戎株和德尔塔株等肠道的增殖程度的实验中^※5采用了迷你肠，这是迄今为止没有发现的。2021年12月开始试销售以后，特别是迷你肠的有用性引起了各方的高度关注。

为了满足这些需求并创造可靠的社会价值，DNP认为除了提高微型器官的质量外，还有必要提高用户的“易用性”。

例如，来自活组织的类器官具有诸如难以冻结的特性，并且为了在保持质量的同时将其提供给许多研究机构，有必要从头开始重新考虑专用容器，运输方法和交付机制。。此外，为了将其纳入功能性食品和药物的开发过程，需要阐明与常规动物实验和使用单个细胞的实验的相关性。

改善迷你肠的功能和质量稳定也是一个重要的主题，但解决社会实施的这些问题可以说是一项更加困难的努力。然而，与此同时，在包括食品和制药系统在内的各种行业中，满足许多公司需求的DNP也是一个可以展示其真正价值的领域。

DNP正在进行研究，目标是在5年内开始全面销售迷你肠。

• 5 国立成育医療研究センター　プレスリリース
  新型コロナウイルスの増殖性を立体臓器｢ミニ腸｣で検証 〜デルタ株とオミクロン株の全く異なる特性を発見〜
  https://www.ncchd.go.jp/press/2022/0512.html

使用细胞创建模拟器官的三维结构的技术开发进展显着，并且预计未来几年迷你肠等器官将扩散到其他器官。特别是在药物发现领域，人们认为脑，心脏和肺等器官的需求很高，并且还期望建立一种通过链接每个器官来验证对整个人体的影响的方法。

自2011年成立以来，DNP一直致力于医疗保健领域的业务发展，包括参加“再生医学创新论坛 (FIRM) ”。活用在过去的努力中培养的细胞培养相关技术，将各脏器细胞与连接它们的微回路^※6组合，以再现人体内现象为目标的仿生系统^※7的实用化也纳入视野，从长远的视点推进研究。

• 6微回路:在玻璃或树脂等基板上形成的宽度和深度为数到数百微米的微小槽 (回路) 。

• 7仿生系统(Microphysiological Systems, MPS)是通过组合构成人体器官的细胞和微回路，再现在体内发生的生理功能和相互作用的平台。

自DNP成功制造迷你肠以来已过去近10年。在下一个10年，我们将充分利用源自人体iPS细胞的细胞和在类器官领域最前沿获得的知识，在整个医疗保健领域开展新的事业开发。请期待DNP对10年后形成的创新的进一步挑战。

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