組織工学と再生医療への応用のための足場戦略

Scaffolding Strategies for Tissue Engineering and Regenerative Medicine Applications.

• Sandra Pina
• Viviana P Ribeiro
• Catarina F Marques
• F Raquel Maia
• Tiago H Silva
• Rui L Reis
• J Miguel Oliveira

抄録

過去20年の間に、組織工学および再生医療分野は、軟骨、骨、皮膚、心臓弁、神経および腱などの病理学的に改変された組織の再生および再構築、およびその他多くの分野に投資してきた。3D構造化された足場およびハイドロゲルは、単独で、または生物活性分子または遺伝子や細胞と組み合わせて、機能的に改変された組織の開発を誘導し、in vivo移植の際に機械的なサポートを提供することができる。天然由来・合成ポリマー、生体吸収性無機材料、それらのハイブリッド、脱細胞組織は、その構造的、機械的、生物学的特性を高めるために、足場となる生体材料として考えられてきました。ここでは、多様な生体材料、現在の治療戦略、3D足場やハイドロゲル処理に使用される最新技術、および組織工学（TE）目的のための足場形成のための組織特有の考慮事項を取り上げ、詳細に議論します。また、in vitroモデル処理のためのネイティブ組織の3D挙動と多細胞相互作用に焦点を当てた最新の手順についても概説しています。また、足場やハイドロゲルを用いたTE応用のための前臨床試験の完了例や進行中の試験、再生医療分野における研究の課題や将来の展望についても紹介しています。

During the past two decades, tissue engineering and the regenerative medicine field have invested in the regeneration and reconstruction of pathologically altered tissues, such as cartilage, bone, skin, heart valves, nerves and tendons, and many others. The 3D structured scaffolds and hydrogels alone or combined with bioactive molecules or genes and cells are able to guide the development of functional engineered tissues, and provide mechanical support during in vivo implantation. Naturally derived and synthetic polymers, bioresorbable inorganic materials, and respective hybrids, and decellularized tissue have been considered as scaffolding biomaterials, owing to their boosted structural, mechanical, and biological properties. A diversity of biomaterials, current treatment strategies, and emergent technologies used for 3D scaffolds and hydrogel processing, and the tissue-specific considerations for scaffolding for Tissue engineering (TE) purposes are herein highlighted and discussed in depth. The newest procedures focusing on the 3D behavior and multi-cellular interactions of native tissues for further use for in vitro model processing are also outlined. Completed and ongoing preclinical research trials for TE applications using scaffolds and hydrogels, challenges, and future prospects of research in the regenerative medicine field are also presented.