Printing a human kidney | Anthony Atala

アンソニー・アタラ 「臓器を印刷する試み」

翻訳: Yasushi Aoki 校正: Yuki Okada

There's actually a major health crisis today

現在 臓器不足という大きな

in terms of the shortage of organs.

医療問題があります

The fact is that we're living longer.

私たちは長生きする ようになりました

Medicine has done a much better job

私たちを長生きさせるため

of making us live longer,

医学はとても 良い仕事をしています

and the problem is, as we age,

問題は 年を取るにつれて

our organs tend to fail more,

臓器が故障しやすく なるということです

and so currently

そのため 現在

there are not enough organs to go around.

臓器が不足しています

In fact, in the last 10 years,

実際 この10年で

the number of patients requiring an organ has doubled,

臓器を必要とする患者の数は ２倍に増えましたが

while in the same time,

同じ時期に

the actual number of transplants has barely gone up.

臓器移植の方は ほとんど増えていません

So this is now a public health crisis.

医療における社会的危機です

So that's where this field comes in

そこで再生医療と呼ばれる

that we call the field of regenerative medicine.

分野が注目されています

It really involves many different areas.

実際にはたくさんの領域が 関わっています

You can use, actually, scaffolds,

たとえば骨組みとして

biomaterials --

生体材料を使ったりします

they're like the piece of your blouse or your shirt --

シャツの切れ端みたいに 見えるものですが

but specific materials you can actually implant in patients

患者に移植できる 特殊な素材で

and they will do well and help you regenerate.

体の再生を助けます

Or we can use cells alone,

細胞だけ使うこともあります

either your very own cells

その人自身の細胞や

or different stem cell populations.

別人からの幹細胞です

Or we can use both.

これらの細胞を 両方に使ったり

We can use, actually, biomaterials

生体材料と細胞の 両方を

and the cells together.

使うこともできます

And that's where the field is today.

それが この分野の現状です

But it's actually not a new field.

これは実のところ 新しい分野ではありません

Interestingly, this is a book

興味深いことに これは

that was published back in 1938.

1938年に出された本です

It's titled "The Culture of Organs."

題名は「臓器の培養」

The first author, Alexis Carrel, a Nobel Prize winner.

第一著者はノーベル賞受賞者の アレクシス・カレルです

He actually devised some of the same technologies

血管の縫合に 現在使われている方法と

used today for suturing blood vessels,

同じようなものを 考案しています

and some of the blood vessel grafts we use today

現在使われている 血管移植片も

were actually designed by Alexis.

カレルが考案したものです

But I want you to note his co-author:

しかし共著者に 注目してほしいのです

Charles Lindbergh.

チャールズ・リンドバーグ

That's the same Charles Lindbergh

あのチャールズ・リンドバーグです

who actually spent the rest of his life

彼は残りの人生を

working with Alexis

カレルとともに

at the Rockefeller Institute in New York

ニューヨークの ロックフェラー研究所で

in the area of the culture of organs.

臓器培養の研究に 費やしました

So if the field's been around for so long,

この分野がそんなに 昔からあるのなら

why so few clinical advances?

なぜ臨床で成果が 出ていないのでしょう？

And that really has to do to many different challenges.

様々な難問が絡んでいる ためなのですが

But if I were to point to three challenges,

３つだけ挙げるとしたら

the first one is actually the design of materials

第一は体内で長期間

that could go in your body

うまく使うことのできる

and do well over time.

素材の開発です

And many advances now,

今ではとても発展していて

we can do that fairly readily.

非常にうまく 行えるようになりました

The second challenge was cells.

第二の問題は細胞です

We could not get enough of your cells to grow outside of your body.

体外で育てるのに十分なだけの細胞を 得られなかったのです

Over the last 20 years, we've basically tackled that.

この20年 私たちは この問題に取り組んできました

Many scientists can now grow many different types of cells.

今では様々な細胞を 育てられるようになり

Plus we have stem cells.

それに幹細胞もあります

But even now, 2011,

しかし 2011年の 今になっても

there's still certain cells that we just can't grow from the patient.

患者から取り出して 育てられない細胞があります

Liver cells, nerve cells, pancreatic cells --

肝細胞 神経細胞 膵細胞

we still can't grow them even today.

これらの細胞は 今でも育てられません

And the third challenge is vascularity,

そして第三の難問は脈管です

the actual supply of blood

再生した臓器や組織が

to allow those organs or tissues to survive

生き続けられるように

once we regenerate them.

血液を供給する という問題です

So we can actually use biomaterials now.

今や生体材料があり

This is actually a biomaterial.

これがそうですが

We can weave them, knit them, or we can make them like you see here.

織ったり 編んだりし こんなものも作れます

This is actually like a cotton candy machine.

綿飴の機械のようです

You saw the spray going in.

吹き付けているところです

That was like the fibers of the cotton candy

綿飴の繊維のようなもので

creating this structure, this tubularized structure,

チューブ状の構造を 作っています

which is a biomaterial

この生体材料を使って

that we can then use

体が自らの細胞により

to help your body regenerate

再生するのを

using your very own cells to do so.

助けることができます

And that's exactly what we did here.

それが この例で やったことです

This is actually a patient

これは臓器に

who [was] presented with a deceased organ,

問題のある患者で

and we then created one of these smart biomaterials,

私たちはこのような

and then we then used that smart biomaterial

ハイテクな生体材料を作り

to replace and repair

患者の組織と交換し

that patient's structure.

修復しました

What we did was we actually

私たちがやったのは

used the biomaterial as a bridge

生体材料で橋を作り

so that the cells in the organ

臓器の細胞が

could walk on that bridge, if you will,

その橋を渡って

and help to bridge the gap

組織を再生できるよう

to regenerate that tissue.

ギャップを橋渡しする ということです

And you see that patient now six months after

６ヶ月たった今

with an X-ray showing you the regenerated tissue,

再生された組織を X線で確認できます

which is fully regenerated

顕微鏡で調べると

when you analyze it under the microscope.

完全に再生されているのが 分かります

We can also use cells alone.

細胞だけでやる こともできます

These are actually cells that we obtained.

これは私たちが 用意した細胞で

These are stem cells that we create from specific sources,

特定の細胞源から得た 幹細胞を

and we can drive them to become heart cells,

心筋細胞へと 分化させたものです

and they start beating in culture.

すると培養液の中で 鼓動を始めます

So they know what to do.

何をすべきか 分かっているのです

The cells genetically know what to do,

細胞は遺伝的に何をすべきか知っており 一緒に鼓動を始めるのです

and they start beating together.

細胞は遺伝的に何をすべきか知っており 一緒に鼓動を始めるのです

Now today, many clinical trials

今日では 多くの臨床試験で

are using different kinds of stem cells

様々な種類の幹細胞が

for heart disease.

心臓病に対して 使われています

So that's actually now in patients.

これは実際 患者に使われています

Or if we're going to use larger structures

大きな構造を 交換するために

to replace larger structures,

大きな構造が 必要な場合

we can then use the patient's own cells,

患者自身の細胞か

or some cell population,

何らかの細胞と

and the biomaterials,

生体材料を骨組みとして

the scaffolds, together.

同時に使います

So the concept here:

このやり方ではまず

so if you do have a deceased or injured organ,

病気ないしは 損傷した臓器から

we take a very small piece of that tissue,

ごく小さな

less than half the size of a postage stamp.

切手の半分より 小さいくらいの組織を取り

We then tease the cells apart,

細胞をバラバラにし

we grow the cells outside the body.

体外で培養します

We then take a scaffold, a biomaterial --

それから生体材料を使った 骨組みを用意します

again, looks very much like a piece of your blouse or your shirt --

さっきも言った シャツの切れ端みたいなものです

we then shape that material,

その素材で形を作り

and we then use those cells to coat that material

一層一層その素材を

one layer at a time --

細胞で覆っていきます

very much like baking a layer cake, if you will.

レイヤーケーキを 作るのに似ています

We then place it in an oven-like device,

それをオーブンのような 装置に入れて

and we're able to create that structure

必要な構造を作り

and bring it out.

取り出します

This is actually a heart valve

これは私たちが作った

that we've engineered,

心臓の弁です

and you can see here, we have the structure of the heart valve

心臓弁の構造があり

and we've seeded that with cells,

細胞をそこに蒔き

and then we exercise it.

運動させます

So you see the leaflets opening and closing --

弁葉が開閉していますね

of this heart valve

この心臓弁は

that's currently being used experimentally

まだ実験段階で

to try to get it to further studies.

さらに研究を 進めているところです

Another technology

実際患者に適用した

that we have used in patients

別のテクノロジーとして

actually involves bladders.

膀胱に対するものがあります

We actually take a very small piece of the bladder from the patient --

患者の膀胱から ごく小さな

less than half the size of a postage stamp.

切手の半分くらいの 組織を取り

We then grow the cells outside the body,

細胞を体外で培養し

take the scaffold, coat the scaffold with the cells --

その細胞で用意した 骨組みを覆います

the patient's own cells, two different cell types.

患者自身の細胞を ２種類使います

We then put it in this oven-like device.

それをオーブンのような 装置に入れ

It has the same conditions as the human body --

ヒトの体内と 同じ条件にします

37 degrees centigrade, 95 percent oxygen.

37度の温度と 95パーセントの酸素

A few weeks later, you have your engineered organ

数週間すると 患者に移植できる

that we're able to implant back into the patient.

臓器ができあがります

For these specific patients, we actually just suture these materials.

患者のために 素材を 縫い合わせて作っています

We use three-dimensional imagining analysis,

３次元的な画像分析を 行っていますが

but we actually created these biomaterials by hand.

実際これらの生体材料を 手で作っているのです

But we now have better ways

しかし今では こういった構造を

to create these structures with the cells.

細胞から作る もっと良い方法があります

We use now some type of technologies,

ある種のテクノロジーを使って

where for solid organs, for example,

肝臓のような 実質臓器に

like the liver,

取り組んでいます

what we do is we take discard livers.

廃棄された肝臓を使います

As you know, a lot of organs are actually discarded, not used.

使われずに処分される 臓器がたくさんあります

So we can take these liver structures,

そういった破棄される

which are not going to be used,

臓器を手に入れ

and we then put them in a washing machine-like structure

洗濯機のような装置に入れ

that will allow the cells to be washed away.

細胞を洗い落とします

Two weeks later,

２週間後

you have something that looks like a liver.

肝臓のようなものが 得られます

You can hold it like a liver,

肝臓のように見えますが

but it has no cells; it's just a skeleton of the liver.

細胞のない 骨組みだけの肝臓です

And we then can re-perfuse the liver with cells,

その肝臓を 血管樹を維持したまま

preserving the blood vessel tree.

再び細胞で灌流します

So we actually perfuse first the blood vessel tree

最初 血管樹を

with the patient's own blood vessel cells,

患者自身の血管細胞で灌流し

and we then infiltrate the parenchyma with the liver cells.

それから間質に 肝細胞を侵入させます

And we now have been able just to show

このテクノロジーを使った

the creation of human liver tissue

ヒトの肝組織の生成は

just this past month

つい先月

using this technology.

ご覧いただけるまでに なりました

Another technology that we've used

私たちが使ってきた

is actually that of printing.

もう１つのテクノロジーは 印刷です

This is actually a desktop inkjet printer,

これは普通のインクジェット プリンターですが

but instead of using ink,

インクの代わりに

we're using cells.

細胞を使っています

And you can actually see here the printhead

印字ヘッドが行き来して

going through and printing this structure,

構造を印刷しています

and it takes about 40 minutes to print this structure.

この構造の印刷には 40分ほどかかります

And there's a 3D elevator

印字ヘッドが通るたびに

that then actually goes down one layer at a time

３次元のエレベーターが 一段ずつ

each time the printhead goes through.

下がっていくように なっています

And then finally you're able to get that structure out.

最後に この構造が できあがります

You can pop that structure out of the printer and implant it.

できた構造を取り出して 移植します

And this is actually a piece of bone

ご覧頂いている

that I'm going to show you in this slide

スライドの中の骨は

プリンタで作り

that was actually created with this desktop printer

and implanted as you see here.

移植したものです

That was all new bone that was implanted

このテクニックを使って

using these techniques.

まったく新しい骨を作って 移植したのです

Another more advanced technology we're looking at right now,

次は さらに進んだテクノロジー

our next generation of technologies,

我々の次世代技術で

are more sophisticated printers.

より洗練されたプリンタです

This particular printer we're designing now

このプリンタは 患者の体に直接

印刷するよう デザインされています

is actually one where we print right on the patient.

So what you see here --

おかしな話に聞こえるのは

I know it sounds funny,

分かっていますが

but that's the way it works.

実際そうなっているのです

Because in reality, what you want to do

やりたいことは

is you actually want to have the patient on the bed with the wound,

怪我をしている患者を ベッドに横たえ

and you have a scanner,

フラットベッドスキャナで

basically like a flatbed scanner.

スキャンします

That's what you see here on the right side.

右の絵がそうです

You see a scanner technology

スキャナが最初に

that first scans the wound on the patient

患者の傷をスキャンして

and then it comes back with the printheads

次に印字ヘッドが

actually printing the layers that you require

患者の上に 必要な層を

on the patients themselves.

直接印刷します

This is how it actually works.

これが実際の仕組みです

Here's the scanner going through,

スキャナが傷を

scanning the wound.

スキャンしていきます

Once it's scanned,

スキャンできたら

it sends information in the correct layers of cells

どこに どの細胞が 必要になるかという

where they need to be.

情報に応じて 印刷します

And now you're going to see here

こちらは

a demo of this actually being done

典型的な傷に対して

in a representative wound.

実際に印刷している ところです

And we actually do this with a gel so that you can lift the gel material.

ジェル状になっていて つまみ上げることができます

So once those cells are on the patient

ですから この細胞が 患者の体に付くと

they will stick where they need to be.

必要な場所に留まるように なっています

And this is actually new technology

まだ開発途上の

still under development.

新しいテクノロジーです

We're also working on more sophisticated printers.

私たちは もっと洗練された プリンタにも取り組んでいます

Because in reality, our biggest challenge

実際上 私たちにとって 最大の課題は

are the solid organs.

実質臓器です

I don't know if you realize this,

ご存じかわかりませんが

but 90 percent of the patients on the transplant list

移植待ちリストに 載っている患者の90%は

are actually waiting for a kidney.

腎臓を待っているのです

Patients are dying every day

臓器が十分にないため

because we don't have enough of those organs to go around.

患者が毎日 亡くなっています

So this is more challenging --

腎臓は より困難な問題です

large organ, vascular,

大きな臓器で 血管に富み

a lot of blood vessel supply,

多量の血液供給

a lot of cells present.

多くの細胞が必要です

So the strategy here is --

ここで取っている戦略—

this is actually a CT scan, an X-ray --

これはCTスキャン 即ちX線画像ですが

and we go layer by layer,

層ごとにコンピュータを使った

using computerized morphometric imaging analysis

形態計測と画像解析を行い

and 3D reconstruction

患者自身の腎臓の

to get right down to those patient's own kidneys.

３次元イメージを 再構成します

We then are able to actually image those,

そうすると イメージを表示し

do 360 degree rotation

360度回転させて

to analyze the kidney

腎臓の容積特性を

in its full volumetric characteristics,

詳細に分析し

and we then are able

情報を取得することができ

to actually take this information

情報を取得することができ

and then scan this

それをスキャンして

in a printing computerized form.

印刷できる デジタル情報にします

So we go layer by layer through the organ,

そして臓器を断層的に 見ていき

analyzing each layer as we go through the organ,

それぞれの層を 分析します

and we then are able to send that information, as you see here,

その情報を

コンピュータを通して送り

through the computer

and actually design the organ

患者に合った臓器を

for the patient.

デザインします

This actually shows the actual printer.

これが そのプリンタで

And this actually shows that printing.

印刷を実際に 行っているところです

In fact, we actually have the printer right here.

そのプリンタを この会場に持ってきました

So while we've been talking today,

ですから この講演の間

you can actually see the printer

ステージの後ろにある プリンタを

back here in the back stage.

実際にご覧いただけます

That's actually the actual printer right now,

本物のプリンタが

and that's been printing this kidney structure

ご覧のように

that you see here.

腎臓の構造を 印刷しています

It takes about seven hours to print a kidney,

腎臓の印刷には ７時間ほどかかります

so this is about three hours into it now.

今３時間くらいまで 来たところです

And Dr. Kang's going to walk onstage right now,

カン博士に 来てもらいましょう

and we're actually going to show you one of these kidneys

今日 前もって印刷しておいた

that we printed a little bit earlier today.

腎臓をお見せします

Put a pair of gloves here.

手袋をはめましょうか

Thank you.

ありがとう

Go backwards.

ちょっと待って

So, these gloves are a little bit small on me, but here it is.

この手袋はどうも 私には小さいようですが

You can actually see that kidney

ご覧ください

as it was printed earlier today.

今日印刷した腎臓です

(Applause)

(拍手)

Has a little bit of consistency to it.

ちょっと筋が入っていますが

This is Dr. Kang who's been working with us on this project,

カン博士は このプロジェクトで 働いている

and part of our team.

チームの一員です

Thank you, Dr. Kang. I appreciate it.

どうもありがとう カン博士 助かります

(Applause)

(拍手)

So this is actually a new generation.

これが新世代技術です

This is actually the printer that you see here onstage.

ステージ上で実物を ご覧いただいています

And this is actually a new technology we're working on now.

私たちが今取り組んでいる 新しいテクノロジーです

In reality, we now have a long history of doing this.

実を言えば 私たちはこのようなことを 長い間してきました

I'm going to share with you a clip

すでに患者に適用している テクノロジーを

in terms of technology we have had in patients now for a while.

ビデオでお見せしましょう

And this is actually a very brief clip --

ごく短いビデオクリップで

only about 30 seconds --

30秒ほどです

of a patient who actually received an organ.

臓器の移植を 受けた患者です

(Video) Luke Massella: I was really sick. I could barely get out of bed.

(映像) ベッドから出るのも 大変なほど ひどい病気で

I was missing school. It was pretty much miserable.

学校もなかなか行けず 本当に惨めでした

I couldn't go out

休み時間に外へ出て

and play basketball at recess

バスケなどしようものなら

without feeling like I was going to pass out

戻ってくる頃には

when I got back inside.

気を失いそうになっています

I felt so sick.

ひどい状態だったんです

I was facing basically a lifetime of dialysis,

基本的に一生透析を 受けるかも知れなくて

and I don't even like to think about what my life would be like

自分の人生が 今後どうなるのか

if I was on that.

考えたくもありませんでした

So after the surgery,

この手術の後

life got a lot better for me.

僕の人生はずっと 良くなりました

I was able to do more things.

いろんなことが できるようになり

I was able to wrestle in high school.

高校ではレスリングをやりました

I became the captain of the team, and that was great.

チームのキャプテンになって 最高でした

I was able to be a normal kid with my friends.

友達とも普通の子として 遊べました

And because they used my own cells to build this bladder,

膀胱を作るのに使われたのは 僕自身の細胞なので

it's going to be with me.

体によく馴染んでいます

I've got it for life, so I'm all set.

僕は人生を生きていける 準備ができたのです

(Applause)

(拍手)

Juan Enriquez: These experiments sometimes work,

(エンリケス) こういった実験は 時にうまくいき

and it's very cool when they do.

うまくいったときには すごくいいものです

Luke, come up please.

ルーク こちらへ

(Applause)

(拍手)

So Luke, before last night,

ルーク 昨夜以前に

when's the last time you saw Tony?

アンソニーに会ったのはいつ？

LM: Ten years ago, when I had my surgery --

(ルーク) 10年前 手術をしたときです

and it's really great to see him.

彼に出会えて 本当によかったです

(Laughter)

(笑)

(Applause)

(拍手)

JE: And tell us a little bit about what you're doing.

(エンリケス) 今どんなことをしているのか 話してくれるかな？

LM: Well right now I'm in college at the University of Connecticut.

(ルーク) 今 コネチカット大学に 通っています

I'm a sophomore and studying communications, TV and mass media,

２年で コミュニケーション学科で テレビとメディアを専攻しています

and basically trying to live life like a normal kid,

基本的に普通の子と 同じように生きようとしています

which I always wanted growing up.

子どもの時からずっと 望んでいたことですが

But it was hard to do that when I was born with spina bifida

二分脊椎症で

and my kidneys and bladder weren't working.

腎臓も膀胱も機能していない人間には 難しいことでした

I went through about 16 surgeries,

16回手術を受けましたが

and it seemed impossible to do that

不可能に思えました

when I was in kidney failure when I was 10.

10歳のときに腎不全になり

And this surgery came along

そしてこの手術を受け

and basically made me who I am today

それが今日の僕を作り

and saved my life.

僕の命を救ったのです

(Applause)

(拍手)

JE: And Tony's done hundreds of these?

(エンリケス) アンソニーはこれを 何百例もやっているんだよね？

LM: What I know from, he's working really hard in his lab

(ルーク) 僕が知っているのは 彼が実験室で本当に熱心に働き

and coming up with crazy stuff.

すごいものを作り続けている ということです

I know I was one of the first 10 people to have this surgery.

僕は この手術を受けた 最初の10人の1人でした

And when I was 10, I didn't realize how amazing it was.

10歳の時には それがどんなに すごいことか分かっていませんでした

I was a little kid, and I was like,

小さな子どもで

"Yeah. I'll have that. I'll have that surgery."

「ああ 手術をするんだ」としか 思っていませんでした (笑)

(Laughter)

「ああ 手術をするんだ」としか 思っていませんでした (笑)

All I wanted to do was to get better,

僕が望んでいたのは ただ良くなることで

and I didn't realize how amazing it really was until now that I'm older

今こうして成長し 彼のしていることを目にするまで

and I see the amazing things that he's doing.

それが どんなにすごいことなのか 分かってなかったんです

JE: When you got this call out of the blue --

(エンリケス) そして突然 この連絡を受けたんだね

Tony's really shy,

アンソニーは本当にシャイで

and it took a lot of convincing

ルークを引っ張り出すことを

to get somebody as modest as Tony

彼のように控えめな人間に

to allow us to bring Luke.

認めてもらうのは大変でした

So Luke, you go to your communications professors --

それで コミュニケーション学科の

you're majoring in communications --

先生たちのところへ

and you ask them for permission to come to TED,

TEDに出る許可を もらいに行って

which might have a little bit to do with communications,

TEDはコミュニケーションにも 多少 関係があると思うけど

and what was their reaction?

先生たちの反応はどうだった？

LM: Most of my professors were all for it,

(ルーク) 大半の先生たちは大賛成で

and they said, "Bring pictures

「写真を撮ってきてくれ」とか

and show me the clips online," and "I'm happy for you."

「あとでビデオを見せてくれ」とか 「良かったな」と言ってくれました

There were a couple that were a little stubborn,

ほんの少し頑固な 人もいましたけど

but I had to talk to them.

話を付けたので

I pulled them aside.

問題ありません

JE: Well, it's an honor and a privilege to meet you.

(エンリケス) 君に会えてとても嬉しかった 本当にありがとう

Thank you so much. (LM: Thank you so much.)

(ルーク) ありがとうございます

JE: Thank you, Tony.

(エンリケス) ありがとう アンソニー

(Applause)

(拍手)