Granted it's smaller than a penny, but this lung-mimicking air sac could bring us one step closer to understanding how we could replicate human organs using a patient's cells which could one day help to avoid organ rejection.

ペニーよりも小さいですが、この肺を模した空気嚢は、患者の細胞を使って人間の臓器を複製する方法の理解に一歩近づくことができます。

The team behind this model is trying to replicate the complicated architectural structures of our organs using 3D bioprinting and used the lung as their proof of concept.

このモデルの背後にあるチームは、3Dバイオプリントを使って臓器の複雑な建築構造を再現しようとしており、肺をコンセプトの証明として使用しています。

"It is a very complicated structure, yet it has extremely clear readouts for its function."

"非常に複雑な構造でありながら、その機能を極めて明確に読み取ることができる"

"If we have a mimic of lung tissue, we can pump in deoxygenated red blood cells."

"肺組織を模倣したものがあれば 脱酸素化された赤血球をポンプで送れる"

"We can ventilate in the airway oxygen, and we can see to what extent those red blood cells will take up the oxygen that we've been putting into the air sac."

"気道の酸素を換気して、赤血球が空気嚢に入れた酸素をどの程度取り込んでくれるかを見ることができます。"

Being able to print multiple independent vessel architectures has been one of the biggest challenges in the world of artificial organs.

独立した複数の容器構造を印刷できることは、人工臓器の世界では最大の課題の一つとなっています。

That's because our organs are, well, pretty complicated.

それは私たちの臓器がとても複雑だからです

You see, each tissue has its own knotted mess of blood vessels, which are physically and biochemically mixed.

ご覧の通り、各組織には血管の結び目があり、物理的にも生化学的にも混ざり合っています。

And they serve crucial purposes by supplying organs with essential nutrients.

そして、臓器に必要不可欠な栄養素を供給することで、重要な目的を果たしています。

Take the liver for example.

肝臓を例に挙げてみましょう。

It has over 500 functions, like producing bile for digestion and maintaining the right amounts of blood sugar within the body.

消化のための胆汁を生産し、体内の血糖値を適切な量に維持するなど、500以上の機能を持っています。

All these functions depend on the intricate network of vessels to get their necessary nutrients.

これらの機能はすべて、必要な栄養素を得るための複雑な血管のネットワークに依存しています。

It's this multi-vascular architecture that makes mimicking and replicating human organs so difficult.

人間の臓器の模倣と複製を困難にしているのは、このような多血管構造のためです。

If we could figure it out, the payoff would be huge.

それを解明できれば、大きな見返りがあるだろう。

Over 100,000 people are waiting for organs in the U.S. and bioprinting healthy organs could be a way to address this shortage by supplying replacement organs.

米国では10万人以上の人が臓器を待っており、健康な臓器をバイオプリントすることで、代替臓器を供給することで、この不足に対処することができるかもしれません。

It could also reduce the incidents of organ rejection since bioprinted organs would contain the patient's own cells.

また、生体写真を撮影した臓器には患者自身の細胞が含まれることになるので、臓器拒絶反応の発生を減らすことができます。

But, working with living cells isn't easy.

しかし、生きている細胞を扱うのは簡単ではありません。

They're extremely fragile outside of the body and once they've been extracted, they need to be placed into their final structure as quickly as possible to ensure survival.

彼らは体外では非常に壊れやすく、一度取り出した後は、生存を確保するために、できるだけ早く最終的な構造体に入れる必要があります。

The cells are then encapsulated within a hydrogel, a water-based material which emulates a cell's environment, to allow them to survive for longer periods.

その後、細胞をヒドロゲル（細胞の環境を模した水性材料）に封入し、より長い期間生存できるようにします。

So how did Jordan and his team print the lung model?

では、ジョーダンたちはどのようにして肺のモデルを印刷したのでしょうか？

They used a technique called stereolithography apparatus for tissue engineering, or SLATE.

彼らは、組織工学のためのステレオリソグラフィ装置（SLATE）と呼ばれる技術を使用していました。

It's an open-source bioprinting technology that uses additive manufacturing to create soft hydrogels layer-by-layer by using light from a digital projector.

デジタルプロジェクタの光を利用して、アディティブマニュファクチャリングを用いてソフトハイドロゲルを層ごとに作成するオープンソースのバイオプリンティング技術です。

So this is a light-based polymerization system.

これが光重合系なんですね。

So we have a light-sensitive liquid, that when you shine the right color of light at the right intensity of energy, the right number of photons hit that sample, you can convert that liquid into a solid only in that region.

つまり、光に敏感な液体があります。適切な色の光を適切なエネルギーの強さで、適切な数の光子をサンプルに当てると、その液体をその領域だけで固体に変換することができます。

But using light also created some issues, since the light could get into previously solidified layers, thus disrupting the intended pattern.

しかし、光を使うことで、以前に固まっていた層に光が入り込み、意図したパターンを崩してしまう可能性があるため、いくつかの問題も発生しました。

To address this, the team searched to find an element that could block light and that was biocompatible.

これに対応するために、光を遮ることができ、生体適合性のある元素を探しました。

And the winner was food dye.

そして、優勝したのは食用色素でした。

"These biocompatible food additives that all of us are eating all the time anyway, we already know that they're biocompatible."

"これらの生体適合性のある食品添加物は、私たち全員がとにかくいつも食べているもので、生体適合性があることはすでにわかっています。"

"They're compatible with live cells, and they can be used as potent photo absorbers to block the light penetrating previous layers, getting us our complex architecture."

"生きた細胞と互換性があり、強力な光吸収剤として使用することができ、前の層を透過する光を遮断し、複雑な構造を手に入れることができます。"

The food dyes were able to confine the solidification to a thin layer, creating the desired internal structures.

この食品色素は、固化を薄層に閉じ込めることができ、所望の内部構造を形成することができた。

In the end, these tissues proved to be sturdy enough to withstand blood flow and pulsating breathing, the rhythm that mimics the pressures and frequencies of how we breathe.

最終的には、これらの組織は、血流と脈動する呼吸、つまり呼吸の圧力と周波数を模倣したリズムに耐えられるほど頑丈であることが証明されました。

So this model may be tiny, but it's just the beginning for Jordan and his team.

このモデルは小さいかもしれませんが、ジョーダンと彼のチームにとっては始まりに過ぎません。

They plan to make more complex designs and scale them up.

より複雑なデザインにして、スケールアップしていく予定だそうです。

And in the spirit of teamwork and advancing research, they've made their work's source data freely available.

そして、チームワークと研究の発展の精神に基づき、彼らの作品のソースデータを自由に利用できるようにしました。

"We're using open-source to be able to make the 3D printer, we're giving back to the open-source community our designs."

"3Dプリンターを作れるように オープンソースを使っています 私たちのデザインを オープンソースのコミュニティに還元しています"

"But I think scientists in general, get a little bit nervous about releasing things into the open, because they're like,"Well, what are people going to use this for? I don't really know."

"しかし、科学者は一般的に、物事を公開する事に 少し神経質になると思います なぜなら、「これを何に使うのか？"本当に分からない"

"You actually want to open-source your stuff because you don't know what people are going to use it for.

"実際に自分のものをオープンソース化したいと思うのは、人々がそれを何に使うかわからないからです。

"And that's really the power behind open-source, and it's really the power behind science."

"それがオープンソースの裏にある力であり、科学の裏にある力である"

And thanks to collaborative efforts like these, we'll one day be able to 3D bioprint organs to help address the organ shortage.

そして、このような共同作業のおかげで、いつかは臓器の不足に対処するために臓器を3Dバイオプリントすることができるようになるでしょう。

If you liked this video, check out our other 3D printing video where a new 3D printer can shape objects, all-at-once, using specialized synthetic resin and rays of light.

このビデオがお気に召しましたら、新しい3Dプリンターで、特殊な合成樹脂と光線を使って、一度にすべてのオブジェクトを造形することができる、他の3Dプリントのビデオをご覧ください。

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