はじめに:オーガン工学におけるクリプサベーションの約束

クリオプセーブは、近代医学における最も変化する技術の1つとして立ち、移植のための生存可能な臓器の重要な不足に対処するための道を提供します。 低温で生物学的な時間を割くことによって、この技術は、心臓、腎臓、肝臓などの複雑な組織を保存し、数週間、数か月、または数年間保存を有効にします。 組織工学が進歩するにつれて、クリオプセーブは移植可能な臓器の信頼できる供給を作成するために不可欠になり、将来の研究を待っています。 組織の科学、組織の組織の科学、組織の組織、組織、組織、組織、組織、組織、組織、組織、組織、組織、組織、組織、組織、組織、組織、組織、組織、組織、組織、組織、組織、組織、組織、組織、組織、組織、組織、組織、組織、組織、組織、組織、組織、組織、組織、組織、組織、組織、組織、組織、組織、組織、組織、組織、組織、組織、組織、組織、組織、組織、組織、組織、組織、組織、組織、組織、組織、組織、組織、組織、組織、組織、組織、組織、組織、組織、組織、組織、組織、組織、組織

クリロップ保存とは?

クリオプサベーションは、196°Cの液体窒素を、すべての代謝および生化学的活動をハットするために、サブゼロ温度に生物学的材料を冷却するプロセスを指します。これらの極端な温度では、分子運動は基本的に中止し、酵素分解、微生物成長、および構造的腐敗を防ぐことができます。クリオプサベーションは、すでに精子、卵、胚、幹細胞、および血液製品を保存するために広く使用されています。これらは、組織の原則と同類を規定するだけでなく、複雑な構造体が固有するだけでなく、組織の複雑さを提示します。

氷形成を成功させる鍵は、氷形成を制御することです。凍結中に、細胞内の水は結晶化し、細胞膜、オルガナレス、および細胞のマトリックスへの不可逆的な損傷を引き起こします。これに対処するために、科学者は、クリオプロファイブ剤(CPAs)を使用しています。ジメチルスルホキシド(DMSO)、グリセロール、エチレングリコール - 泥球、凍結点を下げ、氷組織全体が増加し、組織全体が組織の活性化を阻害する。

オルガン工学の応用

Organ エンジニアリングは、通常、患者由来の細胞に分解された足場の種子を使用して、ラボ内で機能的な臓器を育てることを目指しています。 Cryopreservation は、このプロセスの複数の段階で重要な役割を果たしています。細胞化、細胞の足場を保存、および移植までのエンジニアリング組織を銀行する前に、ドナーの臓器を節約する。効果的な凍結保存なしで、エンジニアードオーガナはすぐに使用し、広範な臨床導入を制限する必要があります。

移植のためのネイティブオーガンを保存

現在、ドナーオーガンは、氷や機械の灌流に静的な冷蔵を使用して保存されます。これは、数時間(例えば、心臓のための4〜6時間、腎臓のための12〜24時間)の生存率を拡張します。 クリオプセーブは、このウィンドウを数週間または数ヶ月に拡張することができ、より良いHLAマッチング、患者の準備、および遠方センターへの輸送を可能にします。 これは、組織の無駄を劇的に減らし、移植結果を改善します。

銀行はオルガンを設計しました

臓器工学が定期的な臨床現実になるためには、製造された組織を貯え、分配するための堅牢なシステムである必要があります。 Cryopreservationは、組織のバイオバンクの作成を可能にし、設計心、肝臓、腎臓が発明され、安全性のためにテストされ、要求に応じてディスパッチされることができます。 これは、移植可能な臓器の現在のモデルを並列化しますが、設計製品で。

支援研究・医薬品試験

凍結保存された組織は、医薬品研究および毒性試験にも評価可能です。 ヒトの有機体および組織チップは、肝、心、または腎臓機能が凍結して、再現可能な実験のために解凍し、動物モデルの必要性を減らし、薬物開発を加速することができます。

全オーガンズをクライオプレザーブするチャレンジ

組織全体を維持することは、細胞や薄い組織を保存することと根本的に異なります。次の障害は克服しなければなりません。

アイスクリスタルフォーメーション

氷結晶化は、氷のけいれんの主因のままです。 CPA でさえ、氷は、冷却と温暖化の間に、細胞空間または細胞内で形成することができます。 氷なしで、ガラス状状態に統合する - これを避けますが、大臓器の活性化は、非常に高い CPA 濃度と急速な冷却速度を必要とし、均一に達成することは困難です。

熱勾配および機械圧力

冷却と温暖化の間に、温度勾配は、臓器の厚さを横断して開発します。 これらの勾配は、組織の割れや破壊につながる差異的な拡張と収縮を引き起こします。 問題は、肝臓や腎臓のような大、密な臓器に配合されています。 スロー、制御された冷却プロトコルと最適化された温暖化方法(例えば、磁気ナノ粒子によるナノワーミング)は、これを緩和するために開発されています。

クライオプロテガント毒性

特に曝露時間が長くなると、CPAの高濃度は細胞に有毒です。研究者は、化学毒性で氷に対する保護をバランスよくしなければなりません。新しいCPA、CPAの組み合わせ、およびステップワイズローディング/アンロードプロトコルは、ダメージを最小限に抑えることを目指しています。例えば、CPAの混合物を使用して、凍結保護を維持しながら、個々の毒性を減らすことができます。

ユニフォームの注入

臓器の血管網を通して、無防氷液を均等に届けることは不可欠です。不完全な灌流は氷の損傷に苦しむ未保護地域を残します。生理学的流れをシミュレートする機械灌流システムは、均質なCPA分布を達成するために使用されています。

貯蔵の進歩: 硝化およびNanowarming

最近のブレークスルーは、臨床臓器の凍結保存に近いフィールドを押しました。最も有望な開発は、急激で均一な再発と組み合わせて生理化を含みます。

硝子状態:

硝酸は、結晶氷なしで組織を凝固させるために、高CPA濃度(典型的に40〜60%w / v)および急速な冷却(分単位の学年)を使用します。 その結果、ガラス状状態は、細胞と細胞外構造を最小限の損傷で保持します。 ウサギの腎臓やラットの心臓などの臓器は、再発後に正常に活性化され、修復された機能で移植されています。 しかし、人間のサイズにスケールを絞ることは、挑戦を残します。

ナノワーミング技術

ミネソタ大学の研究者が先駆する最も刺激的な進歩の1つはナノワランです。 シリカ上塗を施してある酸化鉄ナノ粒子は、CPAの解決に加わり、臓器に溶かされます。 交互の磁場が適用されるとき、ナノ粒子は、均一に熱を発生させ、そして急速に組織全体に発生させます。 これは、従来の暖かさの間に割れを引き起こす温度勾配を克服します。 2017年に、ラットは、ナノウミが分解された技術を分解しました。

生物バンクインフラ

クリプザーブされた臓器を格納するOrganバイオバンクは現実になっています。 []Organ Procurement and Transplantation Network]および他の代理店は、長期保存を移植システムに統合する方法を探求しています。 Biobanksは、特殊な液体窒素冷凍庫、モニタリングシステム、および在庫追跡を必要とします。 ユニバーサル互換性のある臓器の「銀行」を作成する可能性は、慢性的な不足に耐えることができます。

未来の視点

組織工学、再生医療、ナノテクノロジーによる凍結保存の収斂は、移植の革命を約束します。 次の10年の間に、私たちは、生体バンクに保存された、破壊されたヒト腎臓または肝臓の最初の臨床試験を見ることができます。 さらなる研究は、CPA製剤の最適化、毒性の低減、および費用対効果の高い温暖化技術の開発に重点を置いています。 Eco] の分析を削減する、科学的廃棄物を削減し、数億億単位の減少を削減する] 、および、および、年間平均的な医療費を削減する可能性があることを示唆しています。

倫理的および規制的考慮事項

新興技術と同様に、クリプサベーションは倫理的な質問を提起します。誰が銀行の臓器にアクセスするのですか?品質と安全は規制されるのでしょうか? ]世界保健機関と国家規制機関は、設計された臓器および長期貯蔵のためのフレームワークを開発し始めています。臓器寄贈に対する情報的な同意は、研究や移植における凍結保存および将来の使用の可能性を含める必要があります。

3Dバイオプリンティングとの統合

臓器の3Dバイオプリンティングは、別のフロンティアです。 生体プリンテッドコンストラスのクリプセーブは、そのシェルフ組織を作成するために不可欠です。 研究者は、すでにバイオプリント血管ネットワークと肝のような組織の凍結保存をテストしています。 生体印刷と凍結保存の組み合わせは、患者固有の臓器の生産と貯蔵を可能にします。

コンテンツ

クリオプセーブは、もはや遠ざかずのビジョンではありません。臨床応用に急速に進んでいる研究開発の有効領域です。 氷形成、熱的ストレス、およびCPA毒性の課題を克服することによって、熱的、そして、熱的成長のような革新を通して、科学者は臓器移植の新しい時代の地下作業を築き上げています。 生体バンクに蓄積されたエンジニアおよびネイティブオーガンは、一定の期間にわたる供給を提供し、各月の短い期間を節約します。 私たちが足を踏み入れるときよりも、私たちは、私たちは、私たちは、歴史ある組織がより近いと考えるかもしれません。