이 실험실에서 자란 피부는 이식에 혁명을 일으킬 수 있습니다

돌파구는 다음과 같은 논쟁을 불러일으켰습니다. 이제 무엇을 만들까요? 한 진영은 얼굴을 키우고 싶었지만 손을 대고 싶었던 진영이 이겼습니다. 그들은 손목에서 잘라서 벌리고 장갑처럼 끼고 봉합할 수 있는 다섯 손가락 구조를 상상했습니다. “손목 부위에만 붕대를 감으면 수술이 될 것입니다.”라고 Abaci는 말합니다.

그래서 연구소는 설탕 봉지 크기의 다섯 손가락 스캐폴드를 인쇄하고 이전처럼 세포를 준비한 다음 “가장자리 없는” 구성이 기존 이식편과 비교하여 얼마나 잘 견디는지 테스트했습니다. 기계적 변형 테스트에서 가장자리가 없는 구조는 평평한 패치를 최대 400percent까지 능가합니다. 현미경 이미지는 조직에 구조를 제공하는 단백질과 분자의 네트워크인 건강하고 보다 정상적인 세포외 매트릭스를 보여주었습니다. 이 매트릭스는 히알루론산과 같은 더 많은 분자와 더 현실적인 세포 배치를 가지고 있습니다. Abaci는 기뻐하면서도 놀랐습니다. 다른 건 없어.” 그는 이 방법이 세포가 자연스럽고 밀폐된 방식으로 성장할 수 있기 때문에 보다 정상적인 피부 대체물을 만드는 데 더 좋다고 생각합니다.

하지만 실제로 이런 피부 이식이 가능할까요? 가져가다? Pappalardo의 마우스 시연(그가 궁극적으로 11번 수행한)은 그렇게 제안합니다. 평평한 이식편으로 같은 수술을 하는 것은 불가능했습니다. 그는 영역의 기하학이 너무 복잡하기 때문에 마우스의 뒷다리를 시도하기로 결정했습니다. 4주 후, 교체된 피부는 마우스의 주변 피부에 완전히 통합되었습니다.

Carnegie Mellon의 생물 의학 엔지니어인 Adam Feinberg는 “그들이 이것을 작동시키는 방법은 매우 흥미로웠습니다.”라고 말합니다. “우리는 이러한 기술을 보다 광범위하게 사용할 수 있는 경로에 있습니다. 궁극적으로 앞으로 10년 정도 지나면 부상이나 질병 후 인체를 복구할 수 있는 방법이 실제로 바뀔 것입니다.”

그는 특히 피부에 혈관을 형성하여 혈관 성장을 돕는 방법에 대해 흥분했습니다. 그것은 당뇨병성 궤양을 가진 사람들에게 큰 도움이 될 수 있습니다. Feinberg는 “혈관화는 조직을 살아 있게 유지하는 것”이라고 말하며 사람들이 당뇨병성 궤양에 걸리는 첫 번째 이유는 조직이 혈액 순환이 좋지 않기 때문입니다. “만약에 [engineers] 처음부터 조직에 더 나은 혈관 품질을 생성할 수 있으며, 이러한 환자를 치료하는 데 더 많은 성공을 거둘 수 있습니다.”라고 그는 말합니다.

Johns Hopkins University의 성형외과 의사이자 조직 엔지니어인 Sashank Reddy는 팀이 환자 신체의 다른 곳에서 대량의 조직을 이식할 필요 없이 매우 작은 생검에서 이러한 구조를 성장시킬 수도 있다고 지적합니다. Reddy는 “누군가의 팔뚝 전체를 재포장해야 한다고 가정해 봅시다. 이는 신체의 다른 곳, 등 또는 허벅지에서 빌려야 하는 많은 피부입니다.”라고 말합니다. 해당 조직을 제거하면 해당 조직을 가져온 “기증 부위”에 결함이 생깁니다. “이 접근 방식의 또 다른 장점은 기하학적 구조뿐만 아니라 기증자 사이트 결함을 줄여준다는 것입니다.”라고 그는 계속합니다.

그리고 셔먼은 한 시간 안에 할 수 있는 이식은 취약한 환자에게 광범위한 마취가 필요한 4~11시간이 소요될 수 있는 오늘날의 이식 수술에 비해 크게 개선된 것이라고 지적합니다. 셔먼은 “이것은 앞으로 나아가는 심오한 발걸음이 될 수 있다”고 말했다.

그럼에도 불구하고 새로운 구조는 외과 의사가 사용하기 전에 임상 시험과 같은 몇 가지 장애물을 제거해야 할 것이라고 Reddy는 말합니다. 많은 회사가 조작된 조직을 환자에게 이식하려고 시도하지 않았습니다. 작년에 전화 한 통 3DBio 세포에서 인쇄된 인간의 귀를 이식했습니다.

그리고 Reddy는 이 조직에 모낭과 땀샘과 같은 실제 피부의 여러 구성 요소가 빠져 있다고 지적합니다. “사람들은 이것을 ‘있으면 좋은 것’으로 생각할 수 있지만 피부를 고정하는 데 정말 매우 중요합니다.”라고 그는 말합니다. 피부톤에 맞게 피부 색소를 통합하는 것도 중요합니다. 그러나 그는 이러한 추가 기능을 달성할 수 있다고 낙관하고 있으며 쥐를 대상으로 한 약물 실험보다 쥐를 대상으로 한 외과적 시연이 인간에게 더 쉽게 전달된다는 점에 주목합니다. “생물학에는 항상 놀라움이 있지만 그것이 번식할 것이라고 말하는 것은 비약이 아닙니다.”라고 그는 말합니다. “기본적인 발견 문제보다 엔지니어링 문제에 더 가깝습니다.”

Abaci는 약물과 화장품을 테스트하고 피부의 기본 생물학을 연구하기 위해 이 조작된 피부를 사용할 가능성을 보고 있습니다. 그러나 그에게 가장 큰 매력은 이식을 만드는 것입니다. 이상적으로는 착용할 수 있는 단일 부품으로 사용할 수 있고 근육, 연골 또는 지방을 전문으로 하는 다른 연구 그룹의 도움을 받아 조작할 수 있습니다.

그동안 그의 그룹은 성인 남성의 손과 같은 더 큰 구조물을 만드는 작업을 해왔습니다. (그들은 그 크기의 배양에 필요한 4,500만 개의 섬유아세포와 1,800만 개의 각질 세포를 성장시키기에 충분한 조직을 얻기 위해 4밀리미터 생검만 하면 된다고 생각합니다.) 그들은 또한 스캐폴드를 없애고 실제 조직을 인쇄하기 시작할 계획입니다. 이렇게 하면 몇 가지 단계를 생략할 수 있을 뿐만 아니라 피부의 두께와 다른 지점의 기능을 더 잘 제어할 수 있습니다.

조직 엔지니어들은 이와 같은 새로운 접근 방식이 임상에 적용될 것이라고 확신합니다. “이것은 정말 언제 이것이 가능할까요?”라고 Feinberg는 말합니다. 만약에.”