この項目「組織工学」は翻訳されたばかりのものです。不自然あるいは曖昧な表現などが含まれる可能性があり、このままでは読みづらいかもしれません。(原文:en:Tissue engineering
)組織工学(そしきこうがく)、ティッシュエンジニアリング(英語: Tissue engineering)とは、生物の組織を改善または置換するために、細胞を組み合わせたり、工学、特に材料工学の手法を取り入れたり、生化学的や物理化学的な因子を使うことである。例として、医療目的において生きた組織をつくり出す際に、細胞が育つ「足場」となる材料を使用する技術などが挙げられる。かつてはバイオマテリアルの一分野として分類されていたが、その範囲が拡大し、重要性が増してきたことから、それ自体、一分野とされる。
組織工学の定義は多くあり、広い範囲をカバーしたりもするが、実際には、この用語は、組織の一部または全部(すなわち骨、軟骨[1]、血管、膀胱、皮膚、筋肉など)を修復または置換する医療と密接に関連して用いられる。しばしば、対象とする組織は、適切な機能をはたすために、ある種の機械的、構造的な特性を必要とする。組織工学の用語は、人工的につくられたシステム(例えば、人工膵臓や人工肝臓)内に細胞を用いて、特定の生化学的なはたらきをする試みにも適用されている。再生医療という用語は、組織工学と同義語として使用されることが多いが、再生医療に関わる者は、幹細胞または前駆細胞を用いて組織を生産することに重点を置いている。
概要アルシアンブルーで染色された様々な酸素濃度で培養されたC3H-10T1/2細胞
ランガー[2]やバカンティ[3]が述べるように、組織工学の一般的な定義は「生物の組織や臓器の回復、維持、強化のための、生物学的代用品の開発に向けて、工学および生命科学の原則を適用する学際的な分野」[4]であろう。組織工学はまた、「組織の成長の原理を理解し、臨床用途のために機能的に置換できる組織を作製するためにこれを適用する」とも定義されている[5]。さらに「組織工学の基本的な想定は、自然な生物学のシステムを使い、組織機能の置換、修復、維持、強化を目的とした治療方法の開発においてより大きな成功を可能にすることである」とも説明される。
組織工学の多くの分野における力強い発展により、組織置換部分と実現戦略の新たな組み合わせが得られている。バイオマテリアルや幹細胞、成長因子、分化因子、生物模倣環境における科学進歩によって、実験室において人工的な細胞外マトリックス(足場)や細胞、生物活性分子から組織を組み上げるまたとない機会が産み出されている。現在、組織工学が直面している大きな課題は、移植を目的とした実験室で育てる組織に、より複雑な機能や、生体力学的な安定性をもたせ、血管を新生させることである。組織工学での継続的な成功や、ヒトの組織を代替できる組織をいずれ開発するためには、組織、マトリックス、成長因子、幹細胞、発生生物学、ならびに材料科学とバイオインフォマティクスの研究分野での、工学的研究と基礎研究を統合する必要がある。
2003年にはアメリカ国立科学財団(NSF)は、この分野の歴史を徹底的に解説した「研究分野としての組織工学の誕生」と題する報告を発表した[6]。
例
人工気管:「バイオ人工」器官として再生医療として使われた。
培養肉: in vitroで培養された食用の肉。培養された動物の筋肉組織。
人工肝臓:研究努力により、生きた肝細胞を利用した肝臓支援装置が製造されている。
人工すい臓:特に糖尿病の治療のために、すい臓のベータ細胞を用いてインスリンを産生およびその調節することを目標として研究されている。
人工膀胱:Anthony Atala アンソニー アタラ[7] (ウェイクフォレスト大学)は、長期実験の一環として人工的に育てた膀胱を7人の患者に正常に移植した[8]。
軟骨:研究室で成長した組織は、膝軟骨の修復にうまく用いられている[9]。
足場を使わずに育てた軟骨:細胞を育てる「足場」を外から加えずに生成された軟骨。軟骨中の全ての物質は、その細胞自体によって産生された物質である[10]。
ドリス・テイラーの瓶の中の心臓
組織工学により生み出された気道[11]
組織工学により生み出された血管[12]
人工皮膚:ハイドロゲル中に埋め込まれたヒト皮膚細胞から構築された人工皮膚。戦場の火傷修復のためにバイオプリントされたものもある[13]。