ヒトの「チップ上の臓器」が動物実験に取って代わる可能性

動物実験は倫理的に問題があるだけでなく、それほど効果的でもない。いくつかのバイオテクノロジー企業は、この状況を変える可能性のある技術を開発している。

最近、バージニア州の飼育施設から動物実験用のビーグル犬4000匹が救出されたことは、製薬やその他の研究に使用される動物の規模がいかに大きいかを思い知らされた。

倫理的な問題だけでなく、このプロセスはあまりうまく機能していない。動物実験に合格した医薬品のうち、90％以上がヒトでの臨床試験に失敗している。 が人間の臨床試験で失敗に終わっている。しかし、より優れた技術が一部の動物の使用に取って代わり始め、医薬品開発をより安価で効果的なものにする可能性がある。そして最終的には、技術が進化するにつれて、動物実験を完全に置き換えることができるかもしれない。

バイオテクノロジー企業のエミュレート社は、この技術のパイオニアのひとつである。USBメモリほどの小さな「チップ上の臓器」の1つのバージョンでは、人間の肺細胞が柔軟なプラスチックから切り出された2つの平行なチャンネルに並んでいる。別のチップには脳細胞が移植され、また別のチップには肝臓細胞が移植されている。この技術は体内で起こっていることを模倣しており、栄養、空気、血液が小さなチャンネルを通って送り込まれる。「私たちがやろうとしているのは、各臓器の最も単純な機能単位を再現することです」とエミュレートの最高科学責任者であるローナ・イワートは言う。

エミュレートの最高科学責任者であるローナ・イワートは言う。「この技術を薬のテストに使えば、動物実験よりも効果があることを示す証拠が増えています。遺伝子治療やモノクローナル抗体のような新しいタイプの治療法の場合、動物実験は現在まったく機能していない。臓器チップ技術は、現在の規制のもとでは、動物実験に完全に取って代わることはできない。しかし、使用する動物の数を大幅に減らす可能性はある。

「2010年に初めて臓器チップを成功させたチームを率いるハーバード大学ヴィース研究所の創設ディレクターであり、細胞生物学者で生物工学者のドナルド・インガーは言う。イングバーは2014年にエミュレートを設立し、現在は同社の取締役を務めている。

ハーバード大学では、イングバーのチームはテクノロジーを駆使してCOVID-19を治療する既存薬を特定し、現在アフリカで臨床試験中である。彼らはまた、COVID-19、オリジナルのSARSウイルス、複数のタイプのインフルエンザ、MERS、風邪を同時に予防する新しい治療法も開発した。「われわれは非常に迅速にこの治療法を開発し、このヒトチップや他のモデルで効果があることを確認しました。「この技術は非常に大きな可能性を秘めていると思います

臓器チップ技術が利用可能になる以前は、製薬会社にはテストのための2つの主な選択肢があった。「ひとつは培養皿の中で細胞を調べることで、非常に人工的な環境でした。「もうひとつは、もちろん動物モデルです。そして、この2つのモデルは、安全性と有効性の両方の観点から、医薬品開発科学者が正しい候補を選択するのに役立たないことを示す多くのデータがあると思います」。

例えば、肝疾患の治療に使われる薬の中には、動物では起こらない方法でヒトの肝臓のタンパク質に結合するものがある。また、動物ではアルツハイマー病の治療に有望とされた薬でも、ヒトで試験すると効かないものもある。マウスでは腫瘍を消滅させる抗がん剤も、ヒトではうまく機能しない。(あるツイッターのアカウントは、新薬に関する大げさなプレスリリースを指摘することだけに特化しているが、その結果はマウスで実証されただけであり、ヒトに効く可能性は低いかもしれないことに触れていない）。

エミュレートの科学者たちは、製薬会社のジョンソン・エンド・ジョンソンとアッヴィとともに、現在査読を受けている研究で、特定の薬剤の毒性を予測するのに、動物よりも肝臓チップの方がはるかに優れていることを発見した。この研究では、市場に出回った医薬品に使用された27種類の化合物を分析し、そのうち22種類は後に肝臓に有害であることが判明した。

エミュレート社のCEOであるジム・コーベット氏は、「これらの薬剤のうち22種類は、動物実験を経て、臨床試験に進むのに十分な安全性があると判断されましたが、その後、市場から撤去されたり、警告表示が必要になったりしました」と言う。肝臓チップ技術は、動物実験よりも7〜8倍正確に毒性を特定することができた。

臓器チップ技術はまだ初期段階にある。エミュレート社は当初、薬剤の安全性をテストするためにこのツールを使用することに重点を置いていた。次のステップは、より多くの有効性試験を実施することで、研究者が臨床試験を開始する前に、薬がどのように作用するかをよりよく理解できるようにすることである。この技術は、例えば希少疾患の患者から採取した細胞サンプルを、実際にその患者に直接使用する前に使用することができる。

最近、超党派の支持を得て下院を通過した法案「FDA近代化法」は、医薬品を臨床試験に進めようとする製薬会社の要件を更新するものである。ガイドラインは1938年以来更新されていない。「コーベット氏によれば、「初めて動物実験に代わるデータを提出できるようになります。

製薬会社はまた、社内の医薬品開発にこの技術をもっと利用し始めるかもしれない。なぜなら、結局は効かなかった薬に費やされた数十億ドルを節約できる可能性があるからだ。肝臓における薬物毒性に関する最近の研究では、製薬会社がエミュレート社の肝臓チップを使用するだけで、年間30億ドルの節約になると計算されている。

「製薬会社にとって動物実験に取って代わることは本当に難しいことです。「しかし、その経済性が経営陣の関心を引くかもしれません」。

内容はfastcompanyから。