十七年前、細胞生物学者のDonald IngberとHarvard UniversityのWyss Instituteのチームは、Scienceにヒトの肺をモデル化した研究を発表した。USBメモリより小さい透明なポリマー製プレートの狭いチャネルには、肺の空気嚢と血管を覆う細胞が含まれていた。空気を送り込むと、システムはリズミカルに拡張と収縮を繰り返し、「呼吸」した。従来の静的なモデルとは異なり、肺の動きを再現し、炎症性タンパク質や細菌、シリカナノ粒子に対して、生きた肺と同様の反応を示した。動きが、組織による粒子の吸収にも影響することが確認された。
このシステムは、医薬品や化学物質の試験において、組織培養や動物実験を補完でき、さらにはそれらの代替にもなり得ることが示された。Scienceの編集者は研究を却下し、マウス試験を求めた。チームは実験を行い、1年後の2010年に研究を再提出して掲載にこぎ着けた。この研究は約5,400本の論文で引用された。
TissUseの幹部Ilka Maschmeyerは、ある製薬会社が動物データを提出したにもかかわらず、FDAから臨床試験の許可を得られず、organ-on-a-chipのデータを求められたと説明した。このような代替手法はNAMsと呼ばれている。
- 新たなアプローチ手法
- 革新的な代替手法
- 非動物手法
Maschmeyerは、利用は依然としてまれだが、増加すると予想されていると述べた。NAMsの標準化と、動物実験との直接比較が主な課題となっている。
なぜ重要か
この進展により、医薬品開発においてどのようなデータが規制当局に受け入れられるのかという問題は、実験室の技術的課題にとどまらず、試験プロセスの中心へと移りつつある。オルガン・オン・チップモデルは、人間の組織が動きや環境要因にどのように反応するかを評価するうえで、静的な細胞培養だけに基づく試験の限界を乗り越える可能性を持っている。そのため、この問題は医薬品や化学物質の安全性に加え、研究者、製薬会社、規制当局にも関わることになる。しかし、NAMsが動物実験にどの程度取って代わるのかは、利用が依然として限られていることや、手法の標準化に関する問題から、なお明らかになっていない。この分野における根本的な問いは、異なる研究室から得られた結果を、動物データと直接、共通の基準で比較できるようにすることが可能かどうかである。