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がん治療は常に期待どおりに効果があるとは限らず、患者は化学療法の効果が得られずに副作用に苦しむことになります。現在、科学者たちは、患者自身の細胞から研究室で作られた小さな代理臓器が、治療の成功を予測する上でより良い働きをすることができるかどうかを研究している。
オルガノイドとしても知られるこれらの代理臓器は、患者の細胞を成長させて組織化する組織を形成します。
オルガンチップと呼ばれるより高度な技術では、血流を模倣した小さな 3D 構造上でオルガノイドが成長します。結果？独自に拡張および収縮する肺組織、または同時に鼓動する心臓細胞。
皿の中で平らに成長する人間の細胞や動物での検査など、従来の方法で医薬品を検査するのとは異なり、チップ上の臓器はがんの増殖と人間の機能の複雑さをよりよく捉えて、どの医薬品が安全に機能するかを予測できると医学研究者らは述べている。
カナダと米国の規制当局や政治家が実験に使用する動物の数を減らす動きの中で、彼らの最近の進歩の一部を紹介する。
モントリオールのマギル大学とボストンのハーバード大学を拠点とするチームは、食道腺癌の患者8名のために、オルガノイドとパーソナライズされたUSBサイズの臓器チップの作成に成功した。 高い死亡率。
マギル大学ヘルスセンターの胸部および上部消化管外科部長であるロレンツォ・フェリ博士は、チップデバイス上に臓器を保持しています。 (マギル大学保健センター)
この実験ツールは、患者の腫瘍と周囲の組織を体液で再現して成長させ、治療にどのように反応するかをテストします。
「私たちは患者特有の腫瘍を採取し、患者独自のアバターを作成しました」とマギル大学ヘルスセンターの胸部および上部消化管外科部長のロレンツォ・フェリ氏は語った。 「私たちは、どの薬剤がその臓器チップに有効であるかを4〜6週間で判断できることを示しました。それが患者の治療にとって重要なタイムラインです。」
フェリ氏のチームは最近、 トランスレーショナル医学ジャーナル 4枚のチップでは治療によりがん細胞が死滅したが、他の4枚では細胞が生き残ったことがわかった。
彼らがこれまでに検査した少数の患者では、臓器チップの結果は、化学療法に対する患者の反応と回復の成功と完全に一致していた。
この研究結果が治療へのアプローチをどのように変える可能性があるかとの質問に対し、フェリ氏は「これは実際に変革をもたらすものだと思う」と述べた。
今のところ、この実験的手法は少数の人々にのみ使用されています。しかし、そのアイデアはがん治療から推測を取り除くことだとフェリ氏は語った。
個別の治療が可能になります
ハーバード大学ウィス生物インスピレーション工学研究所のドナルド・イングバー氏らは、フェリ氏の実験用に特許取得済みのチップ技術を開発した。
このチップは腫瘍を再作成するだけでなく、さまざまな種類の細胞用の小さなチャネルと、血液や周囲の結合組織を模倣した流体も含めて機能します。全体として、これは生きた細胞がどのように拡張および収縮するかを反映しています。これは、従来の臨床検査では見落とされがちな重要な要素です。
ニューヨークのコロンビア大学の生物医工学教授であるゴルダナ・ブンジャック・ノバコビッチ氏は、オルガノイドと臓器チップは、複雑な臓器システムを理解するための実験動物の使用と人間からの臨床試験データとの間の迅速な橋渡しとなる可能性があると述べた。
下部の臓器チップは、化学療法薬が追加される複数のコンパートメントの容器を備えた支持体上に配置されます。 (マギル大学保健センター)
Vunjak-Novakovicらは、心筋の病気である心筋症を患う子供の血液サンプルから採取した幹細胞を使用して、臓器チップ上に特定の遺伝子変異を持つ心臓組織を作成した。
「それは小児患者でした。 [a] とても若い男の子でした」と彼女は回想した。 情報を共有しました 少年の心臓専門医と一緒に。
「こうした小さな成功はたまにあるが、規制側、資金提供側、製薬会社からの多大な支援がある今、実際にはこの分野全体が加速すると期待している」とブンジャック・ノヴァコビッチ氏は語った。
実験動物から離れる
9月、米国国立衛生研究所は、標準化されたアクセス可能なオルガノイドモデルを作成する米国初の専用オルガノイド開発センターと呼ばれるものを発表した。その目的は、創薬を加速し、疾患モデリングのためのより正確なツールを追加し、公衆衛生を保護し、実験動物への依存を減らすことです。
カナダ保健省とカナダ環境・気候変動省も、「置き換える、削減する、または改良する 」 マウス、ラット、ブタ、イヌなどの動物を対象としたテスト。
オンタリオ州のダグ・フォード首相も、医療検査を禁止する新たな法案の制定を求めた。 猫と犬。
見る |臓器チップが人間の医療をどのように変えるか:
発明の本質: 臓器チップ
イングバー博士は何百もの発明を担当しています。 1つは「臓器チップ」として知られ、人間の医学と薬物検査に革命をもたらす可能性がある。
Vunjak-Novakovic氏は、神経疾患や抗がん剤の心臓に対する薬剤の毒性を軽減するためにオルガノイド分野が進歩していると見ている。
例えば、オルガノイドは嚢胞性線維症のより安全で優れた治療法を作るために使用されていると、トロント大学でカナダ研究委員長を務める生体医工学教授のミリカ・ラディシック氏は述べた。
Radicic 氏と Vunjak-Novakovic 氏は、ハートオンチップ技術の特許を取得しています。
ラディシック社は、組織を作成して成熟させることにより、薬物検査などに使用するトロント総合病院や病児病院の患者の病気を模倣する臓器チップを構築しています。
ラディシック氏は、チップ上のオルガノイドと臓器により、科学者は特定の患者に何が効果があるかを解明できると述べた。
「私のことを教えてください。それが人々の関心事ですよね？」ラディッチ氏は語った。
ミリカ・ラディシックは、トロントの患者の病気を模倣する臓器チップを構築しています。 (シルヴィ・リー/撮影スタジオ/NSERC)
ラディシック氏によると、現在、家族の心臓病の問題を解決するという目標に向けた実験作業は概念実証の段階にあるという。
マギル大学のフェリ氏のチームは別の実験で、既存のコレステロール低下薬により一部の患者では化学療法の効果が高まることを示した。
将来的には、フェリ氏のようながん研究によって、個人の遺伝子構造に合わせて治療法を調整できる可能性が示されると、幹細胞科学の公的なコミュニケーションを研究している生命倫理学者のカリーナ・カメノバ氏は述べた。
「臨床現場において、今後の大きな問題の一つは、この研究をどのようにスケールアップするかということになるでしょう。」カナダゲノミクス社会研究所の創設者兼研究ディレクターのカメノバ氏は、コストを考慮すると述べた。 「社会のすべての人、この種の治療を必要とするすべての人に確実に利益をもたらすにはどうすればよいでしょうか?」
これらの質問への答えを開始するために、フェリの研究室はすでにオンタリオ州とマニトバ州の患者から腫瘍サンプルの宅配便を受け取っており、ブリティッシュコロンビア州も追加する予定です。
フェリ氏は、この技術には現在、患者サンプルごとに最大 30,000 ドルの費用がかかることを認めた。ラディシック氏は、オルガノイドを成長させるロボットが、無菌条件下で細胞を生かし続けるという面倒な毎日のメンテナンスを引き受けるようになり、コストが削減される可能性があると述べた。
生物医学研究において、臓器チップが動物の使用に取って代わることができるかどうか、またいつになるかについては意見が分かれています。
「動物福祉の側面はしばしば無視されます」とラディシック氏は言う。今後20～30年以内に、創薬に使用される動物の数を大幅に削減する「本当のチャンス」があると彼女は言う。
#なぜ臓器チップががん治療と薬物検査を変えることができるのか