臓器オンチップおよび進化する医学研究

試験薬および他の医学的処置のための動物モデルにはいくつかの重大な欠陥があることが広く認識されている。場合によっては、これらの方法は非倫理的で残酷なものです。さらに、これらの研究は必ずしも人間の生理機能を正確に予測できるわけではありません。これらの研究の多くは多額の費用を伴うため、一部の医薬品ではテスト段階に至らない可能性があります。

世界中の研究者たちは、動物実験に取って代わる可能性があり薬物試験をスピードアップする可能性がある小型のヒト臓器の開発に取り組んできました。彼らの実験によると、この新興技術は、生きている被験者を使わずに薬物や病気に対する体の反応を予測できることが多いのです。製薬業界は、この革新的な健康技術への関心を表明しています。

薬物検査用のOrgan-On-A-Chip

チップ上の臓器は、マイクロチップ製造方法を使用して作成されたデバイスです。それは生きている人間の細胞によって並ぶ連続的に灌流された部屋を含みます。小型のコンピューターメモリースティックのサイズで、このデバイスは実際の臓器の生物学と機能を模倣しており、現在使用されている既存のシステム（シャーレで生育した細胞など）をアップグレードするものです。

科学者たちはすでにさまざまなチップ上の臓器を開発している：肺、心臓、腸、そして肝臓。例えば、チップ上肺は、肺細胞と毛細血管細胞の両方を含み、一方の側は血液様媒体にさらされ、他方の側は空気にさらされている。これは科学者にガス交換が起こる肺の部分への洞察を提供します。これは、感染症や癌などの肺の問題が頻繁に発生する分野です。チップ上の肺は柔軟性があるので、人間の肺のように伸縮します - 生体器官の機能を再現します。

Organs-on-chipsテクノロジは、ハーバード大学のWyss Institute of Biological Inspired Engineeringのラボから生まれたものです。いくつかの商業会社は現在、同様に病気の臓器を複製するチップを製造しています。他の人たちは、すでに承認されている薬と新しく開発された薬の両方が、人体と比較してこれらの機器でどのように作用するかに焦点を当てています。製薬会社はチップ技術への投資が価値のある追求であることに同意するので、さらなる投資とその後の改良は将来的に臓器オンチップをさらに有用にするでしょう。

昨年、Emulate、Inc.はJohnson&JohnsonとWyss Instituteとの共同研究を発表し、血栓を引き起こすことが知られている薬をテストするために使用される可能性があるチップ上の血栓症プラットフォームを評価しました。チップは、血栓の発生に寄与する可能性があるさまざまな要因をモデル化しています。もし成功すれば、この技術は臨床試験で使用され、血液凝固に関連した副作用の可能性が知られている免疫治療薬や腫瘍治療薬などのいくつかの薬によって引き起こされるリスクを最小限に抑えることができます。

幹細胞からの初歩的な臓器の成長における最近の進歩も、臓器オンチップ技術をサポートする可能性があります。実験は、ヒト幹細胞が異なる種類の組織を産生するようにプログラムされ得ることを示している。この技術が移植患者のための個別化された臓器を成長させるのに使用されることができるようになるにはしばらく時間がかかるが、それは臓器オンチップモデルのための人間の組織を成長させるために既に適用できる。

もうすぐチップ上に登場するのでしょうか。

Wyss Instituteの科学者たちは現在野心的なプロジェクトに取り組んでいます。彼らは人体全体の複製を作成するために異なるorg-on-chipをリンクすることを検討しています。これは比類のない方法で薬物試験を支援することができます。複数のインビトロ「被験体」を特定の薬物に対するそれらの応答について短期間で試験および分析することができた。

ホモチップス このモデルはユーモラスに呼ばれているので、ダイオキシンやビスフェノールA（BPA）が人間の肝臓に及ぼす影響など、環境毒素の影響を研究するための代替モデルとして、米国環境保護庁によって調査されています。

現時点では、ほとんどすべての新薬は、市場に出る前に、依然として長い臨床試験を受ける必要があり、また最初にヒトでテストされる必要があります。小型の人間の臓器の開発は、新薬の治験プロトコルの一部を省略することで開発プロセスを短縮するかもしれません。しかし専門家の中には、チップが人間の臓器の完全な複雑さを捉えることができず、この技術には実際の臓器の代替品として役立つようになる前に取り組む必要がある限界があると警告する人もいます。