TED日本語 - ニーナ・タンドン: 人工生体組織の育て方



TED日本語 - ニーナ・タンドン: 人工生体組織の育て方

TED Talks

Caring for engineered tissue
Nina Tandon




Good morning everybody.

I work with really amazing, little, itty-bitty creatures called cells. And let me tell you what it's like to grow these cells in the lab. I work in a lab where we take cells out of their native environment. We plate them into dishes that we sometimes call petri dishes. And we feed them -- sterilely of course -- with what we call cell culture media -- which is like their food -- and we grow them in incubators.

Why do I do this? We observe the cells in a plate, and they're just on the surface. But what we're really trying to do in my lab is to engineer tissues out of them. What does that even mean? Well it means growing an actual heart, let's say, or grow a piece of bone that can be put into the body. Not only that, but they can also be used for disease models. And for this purpose, traditional cell culture techniques just really aren't enough. The cells are kind of homesick; the dish doesn't feel like their home. And so we need to do better at copying their natural environment to get them to thrive. We call this the biomimetic paradigm -- copying nature in the lab.

Let's take the example of the heart, the topic of a lot of my research. What makes the heart unique? Well, the heart beats, rhythmically, tirelessly, faithfully. We copy this in the lab by outfitting cell culture systems with electrodes. These electrodes act like mini pacemakers to get the cells to contract in the lab. What else do we know about the heart? Well, heart cells are pretty greedy. Nature feeds the heart cells in your body with a very, very dense blood supply. In the lab, we micro-pattern channels in the biomaterials on which we grow the cells, and this allows us to flow the cell culture media, the cells' food, through the scaffolds where we're growing the cells -- a lot like what you might expect from a capillary bed in the heart.

So this brings me to lesson number one: life can do a lot with very little. Let's take the example of electrical stimulation. Let's see how powerful just one of these essentials can be. On the left, we see a tiny piece of beating heart tissue that I engineered from rat cells in the lab. It's about the size of a mini marshmallow. And after one week, it's beating. You can see it in the upper left-hand corner. But don't worry if you can't see it so well. It's amazing that these cells beat at all. But what's really amazing is that the cells, when we electrically stimulate them, like with a pacemaker, that they beat so much more.

But that brings me to lesson number two: cells do all the work. In a sense, tissue engineers have a bit of an identity crisis here, because structural engineers build bridges and big things, computer engineers, computers, but what we are doing is actually building enabling technologies for the cells themselves. What does this mean for us? Let's do something really simple. Let's remind ourselves that cells are not an abstract concept. Let's remember that our cells sustain our lives in a very real way. "We are what we eat," could easily be described as, "We are what our cells eat." And in the case of the flora in our gut, these cells may not even be human. But it's also worth noting that cells also mediate our experience of life. Behind every sound, sight, touch, taste and smell is a corresponding set of cells that receive this information and interpret it for us. It begs the question: shall we expand our sense of environmental stewardship to include the ecosystem of our own bodies?

I invite you to talk about this with me further, and in the meantime, I wish you luck. May none of your non-cancer cells become endangered species.

Thank you.


みなさん おはようございます

私が研究しているのは 驚くべきちっちゃな生き物?細胞です 実験室での細胞育成について 話をさせて下さい 自然環境から実験室に取り出された細胞は ペトリ皿という お皿に塗布します そして細胞培養液という餌のようなものを与えます もちろん無菌の状態で行います そして培養器の中で育てます

なぜそんなことをするのか? お皿の中の細胞を観察しますが 表面にいるだけです でも私が実験室で本当にやろうとしているのは 生体組織を作り出すということです それがどういう意味かというと たとえば本物の心臓を育てる あるいは 人体に移植できる 骨を育てるということです これは疾患モデルとしても使えます 従来の細胞培養技術では できないことでした 細胞はホームシックになりやすく お皿の上は故郷とは違っています だから細胞が育っていけるよう 自然環境を模倣する必要があります これを生体模倣法と呼んでいます 実験室で自然環境を再現するんです

心臓の例を見てみましょう 私の主たる研究領域です 心臓の特徴はなんでしょう? 鼓動するということですね リズミカルに 休むことなく 忠実に鼓動します 細胞培養環境に電極をつけ 心臓の環境を模倣しています この電極がペースメーカーとなって 実験室の中で細胞の収縮を引き起こします 他にはどんな特徴があるでしょう? 心臓細胞はとても貪欲です 心臓細胞は非常に手厚い 血液の供給を受けています 実験室では 微細な経路網を作り込んだ 生体材料の上で細胞を育てています そうすることで 細胞の餌である細胞培養液を 細胞の育つ土台に流すことができます 皆さんのイメージにある 毛細血管床によく似ています

ここで一つ目の教訓に行き着きます 「生命は小さなもので大きなことができる」 電気刺激を例に 生命の基本要素がいかに強力であるか見てみましょう 左側は私がネズミの細胞から培養した 鼓動している心臓細胞の組織です 大きさはミニマシュマロくらい 一週間しても鼓動は続いています 左上部分を見ると分かりますが よく見えなくても気にしないで下さい そもそも鼓動すること自体驚くべきことです しかし本当に驚くべきなのは これにペースメーカーのような 電気刺激を加えると 鼓動がずっと強くなることです

ここで第二の教訓です 「細胞があらゆる仕事をこなす」 生体組織工学者はアイデンティティの危機を抱えています 構造工学者は 橋のような大きなものを作り コンピュータ工学者はコンピュータを作りますが 私たちがしているのは 細胞が機能できるようにする技術を作ることだからです これにはどんな意味があるのでしょう? 簡単な例を考えてみましょう 細胞というのは 抽象概念ではないことを思い出してください 細胞が実質的に 私たちの命を支えているのです 「食は人なり」とよく言いますが 実際には「細胞の食は人なり」なんです そして腸内細菌叢に至っては 体の一部ですらありません 私たちの生活体験は 細胞が仲介しているということも注目に値します すべての音 視覚 触覚 味 においの背後には 対応する細胞があって これらの情報を受け取って 解釈しているのです 考えてほしいことがあります 私たちの環境への責務に 私たち自身の体のエコシステムも含めてはどうでしょうか?

皆さんの意見をお聞かせ下さい さしあたっては 幸運をお祈りしておきます どうか 皆さんの癌以外の細胞が 絶滅危惧種になりませぬように



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