コーネル大学の研究者たちは、見た目も機能も自然な人間の耳と変わらない、バイオエンジニアリングによる人間の耳の開発に成功しました。彼らは、稀な先天性耳の奇形を持つ子どもたちに、それぞれの耳にぴったり合うように特別に調整された、3Dプリント製の新しい耳を提供することを目指しています。
小耳症の子どもは、外耳が変形していたり欠損していたり、時には耳の穴さえ開いていない状態で生まれます。内耳が完全に形成されている場合もありますが、音を導く外部構造がないため、音を聞くことが困難です。また、目立つ変形が心理的な影響を与えることは言うまでもありません。小耳症の治療には通常、数ヶ月から数年にわたる複数回の手術が必要で、多くの場合、胸郭の軟骨が用いられます。
このアプローチには、採取できる軟骨の量が限られていることや、採取部位で合併症が発生する可能性など、多くの欠点があります。科学者たちは長年、再建のために新たな組織を作製する方法を模索してきましたが、これまでのバイオエンジニアリングによる耳の作製は、時間の経過とともに形が崩れたり、細胞が死滅したりしていました。
コーネル大学の研究者たちは、3ヶ月にわたる観察の結果、3Dプリントされた耳は他のバイオエンジニアリングされた耳よりも柔軟性が高く、耐久性が高いことを発見しました。また、小耳症の子供は通常片側のみに変形があるため、3Dプリントを使用することで、患者の正常な耳の構造を模倣することも可能になります。
研究者たちはレーザースキャンとパノラマ写真技術を使って5歳の女の子の耳の3D画像（所要時間はわずか30秒）を作成し、それを型に流し込み、高密度の動物性コラーゲン（ネズミの尻尾から採取）と牛から採取した軟骨細胞2億5000万個を詰めた。
PLOS ONEの研究の筆頭著者らは、2007年から再建のための人体組織のバイオエンジニアリングに取り組んできました。コーネル大学の生物工学教授であり、論文の共著者でもあるローレンス・ボナサール氏は、以下のビデオで3Dプリントのプロセスの一部を説明しています。
このプロセス全体はわずか数日で完了します。研究者たちは型から耳を取り出し、形を整えて培養した後、ラットの背中に移植しました。わずか1週間後、研究者たちは作製した耳がこれまでのどの試みよりも自然な耳に似ていると報告しました。3ヶ月後には、軟骨細胞が成長し、動物のコラーゲンの足場を置き換えました。残ったのは、自然な耳に見られる軟骨だけでした。
バイオエンジニアリングによる耳は、子供の耳が成人の約80%の大きさになる前、つまり5～6歳頃に移植される可能性が高い。インプラントが子供の成長に合わせて成長し続けるかどうかはまだ分かっていないが、共著者のジェイソン・スペクター氏はその可能性があると仮説を立てている。奇形の耳は手術で除去され、インプラントに置き換えられる。
「これは、耳が欠損していたり、重度の変形を抱えて生まれた子どもたちを助けるために、再建外科医が長い間待ち望んでいた新しい解決策になるだろうと信じている」とスペクター氏は語った。
研究者たちは将来、ヒトの軟骨細胞を鋳型に使用できることを期待しており、3年以内にヒトで最初のインプラントを試験できると見込んでいる。
