「人体」を再現した小さなチップが、医療を変える

人体チップ　生きた細胞が含まれる液体に浸けると、細胞は人工血管の内外にくっついて成長を始める。(Image: Tyler Irving/Boyang Zhang/Kevin Soobrian)

　医療分野で熱い注目を集めている技術に、「オーガンズ・オン・チップ」（臓器チップ）がある。

　肝臓の機能を完全に再現するには巨大な化学工場が必要・・などと言われるように人間の臓器は極めて複雑だが、ごく単純化したモデルをチップ上に再現したのが臓器チップだ。

　臓器チップが注目される大きな理由の1つは、新薬開発コストの高さである。1つの薬が開発され、認可されて市場に出るまでには10年以上の歳月と何百億円もの開発費がかかることも珍しくない。薬の開発過程では、動物や培養した細胞で実験が行われるが、人間の体内とまったく同じ条件を再現できるわけではないため、何度も実験を繰り返すことになるし、動物実験には倫理的な問題もある。臓器チップで人間の体内環境を再現できれば、新薬開発のコストを大幅に減らすと同時にスピードを圧倒的に上げられると期待されているのだ。

　臓器チップはハーバード大学ウィス研究所を始め、世界中の研究機関がしのぎを削っているが、そんな中トロント大学Milica Radisic教授らの研究チームは「AngioChip」を発表した。これまでの臓器チップを超えたということで、研究チームはAngioChipのことを「人体チップ」と、少しばかり大仰に表現している。

　AngioChipの特徴は、3次元構造を備えていることだ。

　生分解性・生体適合性の薄いポリマーの層を重ね、紫外線を照射して各層を接着することで、AngioChipは作られる。ポリマーの各層には50〜100μm幅の穴が開けられており、層が重ねられるとこの穴がつながって人工血管としての役割を果たす。

体内に戻して臓器の修復や置換することを目指す

　こうして作られたAngioChipを、生きた細胞が含まれる液体に浸けると、細胞は人工血管の内外にくっついて成長を始める。従来の実験装置では培養液を循環させるためにポンプが必要だったが、AngioChipではそれも必要ない。

　研究チームはAngioChipを使い、本物のように機能する心臓と肝臓の組織を作成した。作られた肝臓組織は尿素を生産することができたという。また、2つの臓器同士を接続し、複数の臓器間の相互作用も観察できた。

　Radisic教授によれば、AngioChipで組織を育て、それを患者の体内に戻して臓器の修復や置換することを目指しているとのこと。ちなみに、現段階でもAngioChipを動物の体内に埋め込むと、数カ月でチップ上の血管が動物本来の血管とつながり、ポリマーは分解されることが確認されている。

　新薬開発だけでなく、iPS細胞などと組み合わせた再生医療でも大きな進歩が期待できそうだ。

CBS NewsからOrgans on a chip-YouTube