ES細胞と３Dプリンタチーム レジュメ

みなさん、こんばんは。大平、鈴木です。

ES細胞と３Dプリンタについてのレジュメ及び単語リストが完成しましたので添付します。

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ES細胞と3Dプリンタ
大平桃子
鈴木美里

ES細胞　（胚性幹細胞 / embryonic stem cell）
　主に哺乳類の初期胚(分裂を始めたばかりの受精卵)の中の細胞を取り出し、培養したもの
　さまざまな組織の細胞に分化することができる

・胚(embryo)
　受精卵が細胞分裂を始め、個体の基本的な構造を作るための細胞分裂を終えるまで

・幹細胞(stem cell)
　　　身体の組織を作っている細胞を生み出す母細胞
　　　分裂によって、自分と同じ幹細胞(＝自分の複製)と、特定の役割を持つように分化して組織を構成する細胞の2つを生み出す

幹細胞が持つ、いろいろな細胞になれる能力の高さを、坂での位置で表現したイラスト


○ES細胞の作製方法
○利用方法
　・実験試料として
　　ES細胞の分化の方向をコントロールし、必要な細胞を大量に作り出すことができれば、ヒトの細胞の安定供給に繋がる

　・再生医療
　　ES細胞から作られた細胞を、病気などで機能を失った組織に補う
　　　例）・白血病の治療のために骨髄細胞を注入して、造血細胞を得る
　　　 ・骨折の治療のために骨細胞を注入して、骨を再生させる
　　　　 ・糖尿病の治療のためにインシュリンを分泌する膵臓細胞を補う
・パーキンソン病の治療のためにドーパミンを分泌する細胞を補う

※クローン技術を使って、自分の遺伝子をもつES細胞から組織を作る
　　　→臓器移植におけるドナー探しや拒絶反応が無くなる

・オーダーメイド医療
クローン技術を併用し、自分の遺伝子をもつES細胞をつくれば、それを用いて、遺伝子分析、化学薬品の反応試験、移植用組織・臓器の作成が可能となり、個人の病状や遺伝子的性質に合わせた医薬品や治療を施すことができる

○クローンES細胞の作り方


○倫理的問題
① 人の胚を壊してもいいのか？
② ES細胞を作るためにヒトクローン胚を作ることを認めてしまえば、クローン人間の産生につながるのではないか？


3Dプリンタ
　3次元データを立体に造形してくれるプリンタの総称

　○主な造形方式　
・光造形法
　　・熱溶解積層法
　　・インクジェット式積層造形法
　　・粉末焼結式積層法

　　※造形方式は、3Dプリンタの分解能、後処理の簡便性、造形モデルの大きさ、樹脂の種類やコスト、造形モデルの強度、造形スピードなどの違いによって使い分ける

　○造形方法
① 3D－CADで設計したデータをSTLデータで出力
② 専用ソフトでSTLデータを取り込み、3Dプリンタに転送
③ 3Dプリンタの分解能に合わせて、スライス
④ X－Y方向にヘッドが移動して、スライスデータの形状に樹脂を吹き付ける
　　　(造形モデル本体部分にはモデル材、空間部分にはサ
ポート材)
⑤ 1層分の樹脂形成が完了すると、Zステージが降下
⑥ 3Dプリンタが④、⑤の動作を完成するまで繰り返す
⑦ 最後に、サポート材を除去して、造形モデルが完成

　　・CAD(computer aided design)
　　　　コンピュータを用いて設計すること、あるいはその設計支援ツール
　　　　「コンピュータを用いた製図システム」を示す場合は
“Computer Assisted Drafting”または“Computer Assisted Drawing”

・STLデータ(Standard　Triangulated　Language)
　　　　三次元形状を表現するデータを保存するファイルフォーマット
　　　　正式名称は“Stereolithography”　



3Dバイオプリンタ

　＊ノズルからは「バイオインク(＝モデル材)」と「ハイドロゲル(＝サポート材)」が
吐出される
＊通常のインクジェット式3Dプリンタを応用
＊組織が自力で形を維持できるようになるまで24時間
→24時間後、ゲル(サポート材除去)
　　　完全な強度になるまで約3週間

　　・バイオインク
　　　　1粒が1万～3万の細胞で構成されている
　　　　細胞には通常、ドナーの骨髄や脂肪から採取・培養した幹細胞が使われる

・ハイドロゲル(親水性ゲル)
　　　　多量に水を含む親水性ポリマー
　　　　少しくらい圧力をかけても水が抜けない性質をもつ
　　　　例：こんにゃく、寒天
　　

○今回、注目した研究

スコットランドのエディンバラのヘリオット・ワット大学の科学者たちが
3Dプリンタを用いて人間のES細胞を積み重ねて塊をつくることに成功した
その後もES細胞は活動し続け、増殖して分化した細胞を形成することができた
この技術は人工臓器をつくるのに応用できるかも？

＊均等な直径の微量の幹細胞の塊を層ごとに重ねていくことができる
＊3Dプリンタを改良することで幹細胞の繊細さをカバーできる
　　　　　
これまでの研究
＊構造物に成長させることはできていたが、だいたいいい加減で不正確
＊幹細胞を培養する周辺に、ある種の骨組みをつくることが必要
＊幹細胞の繊細さが故にプリント段階で壊れてしまう



○これからの活用法
　　・細胞サンプル
　　　　人間に対する薬の毒性の検査のために使うことができれば、
動物実験の必要がなくなる

・人工臓器
実際に人工臓器ができるまで少なくとも10年はかかる
肝臓や腎臓、心臓のような内部が組織で満たされている実質性器官は、
養分を吸収して老廃物を排出するために血管網を必要とするから



単語リスト

ES細胞(胚性幹細胞)　embryonic stem cell
iPS細胞(人工多能性幹細胞)　 induced pluripotent stem cell
哺乳類　mammal
初期胚　early embryo
万能性の　versatile
多能性の　pluripotent
初期化　initialization
専門化　specialization
神経幹細胞　neural stem cell
神経細胞　nerve cell
繊維芽細胞　fibroblast
肝細胞　liver cells
基底細胞　basal cell〔【略】BC〕
造血幹細胞　blood-forming stem cell
外胚葉　ectoderm
中胚葉　mesoderm
内胚葉　endoderm
膵島細胞　islet cells of the pancreas , pancreatic islet cell
膵臓　pancreas
赤血球　erythrocyte〔【略】E〕, red blood cell《医》〔【略】RBC〕
心筋　cardiac muscle
作製する　create
受精卵　fertilized egg
胚盤胞　blastocyst
内部細胞魂　inner clump of cells
拒絶反応　rejection
実験試料　test sample
安定供給　steady supply
再生医療　regeneration medicine , tissue engineering
機能　function
補う　cover, make up for
白血病　leukemic disease
骨髄細胞　bone-marrow cell

注入する　inject
骨折　bone fracture
治療　cure , treatment
骨細胞　bone cell , osteocyte
再生する　regenerate
糖尿病　diabetes , diabetic mellitus
インスリン　insulin
分泌する　secrete
パーキンソン病　Parkinson’s disease
クローン技術　cloning technology
遺伝子　gene
臓器移植　organ transplant
クローンES細胞　cloned embryonic stem cell
核　nucleus
取り除く　remove
卵　ovum
体細胞　somatic cell
卵丘細胞　cumulus cell
オーダーメイド医療　personalized medicine
(AとBを)併用する　use A in combination with B
遺伝子分析　gene analysis , genetic test
化学薬品　chemical
反応試験　reactive test
移植用組織　tissue for transplant
病状　disease situation, disease condition
遺伝子的性質　genetic differences
治療を施す　dispense treatment to , give someone treatment
倫理的問題　ethical issue
胚　embryo
クローン人間　cloned human
産生　production
細胞分裂　cell division
母細胞　mother cell
分裂する　divide
複製　replication
構成する　compose
3Dプリント　3D printing
3Dプリンタ　3D printer
3次元　3D (three-dimensional)
造形　modeling
光造形法　laser beam lithography
紫外線　ultraviolet rays
照射する　irradiate
硬化する　harden
液体樹脂　liquid resin
ラピッドプロトタイピング　rapid prototyping
熱溶解積層法　fused deposition modeling
樹脂　resin
熱可塑性樹脂　thermoplastic resin
インクジェット式積層造形法　ink-jet prototyping method
微粒子　a corpusc(u)le
粒子　a particle
粉末焼結式積層法(SLS法)　selective laser sintering
焼結　sinter
分解能　resolution
造形モデル　model
3D－CAD　3D[three-dimensional] CAD
設計する　design
STLデータ　stereo lithography
出力する　output
専用ソフト　dedicated software
取り込む　import
転送する　transfer
モデル材　model material
サポート材　support material
3Dバイオプリンタ　3D bio-printer
バイオインク　bio-ink
ハイトロゲル　hydrogel
組織　tissue
ドナー　donor
骨髄　marrow
脂肪　fat
培養する　cultivate, grow
幹細胞　stem cell
親水性　hydrophilic
ポリマー　polymer
こんにゃく　konnyaku , konjac , devil’s tongue
寒天　ager
エディンバラ　Edinburgh
ヘリオット・ワット大学　Heriot-Watt University
増殖する　increase , multiply , grow
分化する　differentiate
人工臓器　artificial organ
直径　diameter
繊細さ　delicacy
構造物　structure
細胞サンプル　sample cell
毒性　toxicity
動物実験　animal experiment , animal experimentation , animal test
肝臓　liver
腎臓　kidney
心臓　heart
実質性器官　parenchymatous organ
養分　nourishment , nutrient
吸収する　absorb
老廃物　waste
排出する　excrete , evacuate
血管網　network of vessels , vessel network



出典・参考資料

ヒトES細胞研究に関する動向と倫理的問題
http://www.fine.bun.kyoto-u.ac.jp/newsletter/n09a1.html
再生医療が描く未来―ES細胞とiPS細胞
http://ameblo.jp/regenerative-kyoto/
京都大学iPS細胞研究所（CiRA＝サイラ
http://www.cira.kyoto-u.ac.jp/yamanaka_group/
Newton　iPS細胞　第二版
プリンターで臓器を作る時代がくる？　細胞を3Dプリントする研究
http://sankei.jp.msn.com/wired/news/130218/wir13021814400001-n1.htm
3Dプリンタ
http://www.ss-dc.com/tokusyu/tokusyu94.html
3Dプリンタとは/どうやって造形するの/サポート材とは/使用用途
http://www.sensor.co.jp/marking/3d/f01.html
臓器もプリンターで複製へ〜進化する3D印刷技術
http://www.nandemo-america.com/mobile/?p=31107