人工ボディ：チップ上の臓器で自分の実験動物を育てる

見た目は他のチップと変わりません。平らな四角形で、はんだ付けされた接続部と電子部品がいくつか付いています。しかし、真ん中にはプラスチックのプールがあり、小さな奇跡が起きます。この小さな容器に生理食塩水を入れると、人間の脳の一部がその中で成長します。あるいは、幹細胞から成長した肺、心臓、腸、肝臓、腎臓の一部です。シリコンのベッドの上にある臓器です。

これらのミニ臓器は、フランダースの研究機関imecのバイオエレクトロニクスの専門家であるキアラ・ディアッチにとって日常的な作業である。アントワープの会議センターのテーブルで、ディアッチは同僚と共同で開発中のチップを見せている。それは、人間の組織が薬にどう反応するかを測定する半導体である。これは、人工知能ではなく人工の体が主役を務める、現在進行中のデジタル革命である。「まもなく誰もが自分のミニミーを持つようになるでしょう」とディアッチは言う。彼女はコメディ映画に言及している。 オースティン・パワーズ （「イェー、ベイビー！」）では、悪役ドクター・イーブルが小さな子供を連れていた。 クローン 彼自身から。

先週アントワープで開催された年次imec会議では、すべてがチップを中心に展開された。特に、シリコンバレーの聖杯である人間の脳に匹敵する人工知能のための追加の計算能力を提供するチップが話題となった。AIの新興企業や全知のアシスタントには数千億ドルが投入されており、 疑わしい 問題は、彼らがお金を稼ぐことができるかどうかです。

「OoC」（Organ on Chip）は「AI」ほどセクシーな略語ではありませんが、はるかに具体的な問題を解決します。それは人間と動物の命に関係しています。ミニ臓器からのテストデータを使用して、製薬会社は新薬の開発を加速できます。そのプロセスはまだ何年もかかり、非常に高価で、非常に非効率的です。

不健全な業界

製薬業界が経済的にいかに不健全であるかは、 数字 調査会社デロイトによると、2022年に世界最大の20社が医薬品開発に1,390億ドルを投資し、その投資収益率は1.2%で、2010年以来の最低水準となった。

承認された医薬品に関する危険なミスを防ぐことを目的とした規制強化により、研究室からベッドサイドテーブルに届く医薬品の数は減少する。現在の試験方法には規則が厳しすぎるため、多くの候補薬が完成に至らない。

チップ上の臓器は、前臨床研究の有効性を高め、実験動物の使用を減らすのに役立ちます。 動物の権利 世界中で1億1500万匹の実験動物が「使用」されており、オランダでは年間1匹に相当します。 50万 動物実験。

多くの医薬品にとって、動物は人間への効果をうまく示してくれません。imec の生物医学科学者 Dries Braeken 氏は次のように説明しています。「医薬品は、腫瘍を攻撃する免疫細胞のように、ますます複雑になっています。これをマウスでテストするのは難しいですが、免疫システムとの相互作用をシミュレートする臓器チップを使えば可能です。」

脳内の障壁

数万個の脳細胞が入った容器では機能する脳は作れません。人間の脳には860億個の細胞があります。しかし、特定の機能を模倣することはできます。 血液脳関門。

アルコールやカフェインとは異なり、薬は脳と血流の間の自然な境界をうまく通過できません。これがアルツハイマー病やアルツハイマー病などの脳疾患との闘いを妨げます。 パーキンソン血液脳関門を安全に突破できれば、つまり、一種の「トロイの木馬」を介して医薬品を密輸できれば、新たな可能性が開けます。

ブレイケン氏は、筋萎縮性側索硬化症（ALS）を例に挙げる。「一部のALS患者に効果があり、病気の進行が部分的に逆転するように見えるアメリカの治療法があります。この治療法は毎月、頭蓋骨を通して脳に注射する必要があります。大規模な適用には、 薬物送達 より良い。”

血液脳関門は、OoC開発における多くの聖杯の1つです。大きな臓器に加えて、特定の身体機能も再現されます。 網膜チップ 眼疾患の治療薬をテストしたり、 聴覚チップ 難聴と闘うため。

米国FDA 刺激する 昨年から臓器チップの使用が始まっている。これは商業的応用にとって重要な動機となる。ライデンのミメタスのようなオランダの企業がこの市場に参入している。国家成長基金も、新政権によって破壊される前に、臓器チップの開発に数百万ドルを投資した。 「小型診断装置‘。

オランダの科学者は臓器チップに長けているとアンドリース・ファン・デル・メール氏は言う。同氏はトゥエンテ大学の教授で、同大学の OoC 専門センターの責任者であり、欧州臓器チップ協会の会長も務めている。しかし臓器チップは万能薬ではないと同氏は強調する。「この技術は段階的に実証されなければなりません。培養細胞、組織、実験動物を使った従来の方法が完全に置き換わることはありません。」

ヴァン・デル・メール氏は、商業的可能性に疑いを持っていない。新薬を市場に出すには平均 23 億ドルの費用がかかり、最も大きな費用がかかるのは開発プロセスの最終段階である臨床試験である。候補薬の 80 パーセント以上が、この段階でまだ却下されている。成功率をほんの少しでも改善できれば、多額の費用を節約できる。

ボディオンチップ

センサーデータとチップのサイズについては、依然として標準化が必要です。これらは、製薬研究室が現在使用している方法と一致しなければなりません。チップを接続するための標準は、「多臓器」チップ、たとえば腸と腎臓を備えたシステムの構築に役立ちます。これは、コンピューターの場合と同様に、 プラグ＆プレイ でなければなりません。

他の選択肢としては、薬をカスタマイズするための「チップ上の病気」や「チップ上の患者」などがあります。この個人的なアプローチは費用がかかり、幹細胞をミニ臓器に再プログラムするには数か月かかります。Van der Meer 氏によると、チップは数か月しか「生きられない」ため、常に監視できる生きた臓器チップが必要です。これが製薬業界の未来です。誰もが自分のチップ上の身体、つまり個人の実験動物としての「ミニミー」を持つのです。

ヴァン・デル・メール氏は、これはテクノロジーと生物学が交わる素晴らしい分野だと考えている。ただし、小さな欠点が 1 つある。臓器の種類によっては、グルコースなどの栄養素を 1 日おきに必要とする。「つまり、チップに栄養を与えるために週末に研究室に行かなければならないのです」