Body on a Chip（ボディ・オン・チップ）の概念図
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複数の組織を単一チップに搭載した生体外ヒトモデル「Body on a Chip（ボディ・オン・ チップ）」の開発に成功｜京大

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■複数の組織を単一チップに搭載した生体外ヒトモデル「Body on a Chip（ボディ・オン・ チップ）」の開発に成功｜京大
Body on a Chip（ボディ・オン・チップ）の概念図
人の組織・循環器などをわずか数センチメートルの大きさのデバイス内に搭載し、ヒトにおける生理反応を模倣、生体外「ヒトモデル」となるデバイス。

参考画像：抗がん剤の副作用を生体外で再現するデバイス「ボディ・オン・チップ」の開発に成功（2017/7/25、京都大学プレスリリース）｜スクリーンショット

抗がん剤の副作用を生体外で再現するデバイス「ボディ・オン・チップ」の開発に成功

（2017/7/25、京都大学プレスリリース）

本研究グループは、マイクロメートル（ミリメートルの 1000 分の 1）ほどの非常に小さいものを高精度に加工することができる微細加工技術を応用した「マイクロ流体デバイス※1」に着目しました。

このデバイス技術を用いれば、ヒトの体の中における血管網や組織の模倣ができます。

このデバイス上に、ヒト由来のがん細胞と正常な心筋細胞を搭載し、組織間を接続できるようにしました。

直接心筋に与えても毒性のない抗がん剤を、このがん細胞に投与すると、がん細胞が死滅するとともに、その時にできる代謝物が心筋細胞に到達し、ダメージを与えていることが確認されました。

今回の研究で、これまでの細胞培養プレートなどでは再現が難しかった抗がん剤の心臓における副作用を、デバイス内で再現することに成功しました。

これは、チップ上で複数の組織を接続し、相互作用の確認に成功した世界で初めての例です。

京都大学 高等研究院 物質－細胞統合システム拠点の亀井謙一郎特定拠点准教授と工学研究科マイクロエンジニアリング専攻の田畑修教授、平井義和助教らの研究グループは、生体外ヒトモデル「ボディ・オン・チップ」の開発に成功しました。

このデバイス技術により、患者などに頼ることなく薬の効能・効果や毒性を評価でき、また前臨床試験で行われている動物実験の問題点を克服できることが期待されます。




医薬品開発においては、薬効や副作用を確かめる必要があり、そのために、マウスやラット、サルなどの実験動物を用いて、薬効や毒性を調べる全臨床試験を行なわれています。

しかし、これらの動物はヒトと異なる生体構造・生理反応機構を持っているので、医薬品がヒトとは異なる反応を示すことがあり、また、動物実験が動物虐待に当たるのではないかという批判から化粧品メーカーによる動物実験が世界的に廃止の流れを受けて、今後医療分野においても廃止の流れになる可能性があります。

そこで、ヒトの生理学反応を生体外で再現する試験法の開発が求められている中で注目されているのが、「Organ on a Chip」です。

近年着目されている単一臓器モデル「Organ on a Chip（組織チップ）」
近年着目されている単一臓器モデル「Organ on a Chip（組織チップ）」

参考画像：抗がん剤の副作用を生体外で再現するデバイス「ボディ・オン・チップ」の開発に成功（2017/7/25、京都大学プレスリリース）｜スクリーンショット

世界各国で研究・開発が盛んに進められている中、特に微細加工技術を基にしたマイクロ流体デバイスを用いた単一臓器モデル「Organ on a Chip （組織チップ）※2」が注目されています（図１）。このOrgan on a Chip はわずか数センチメートルの大きさのチップ内に肺や肝臓などの組織の構造を模倣してモデル化するとても斬新なアプローチであり、従来の細胞培養プレートなどでは再現できなかったような組織機能を発現することができます。

以前、lung-on-a-chip｜肺の仕組みを簡略化してマイクロチップに表現では、ハーバード大学のウィス研究所が肺の仕組みを、簡略化してコンピューターチップに表現した「lung-on-a-chip」の開発について取り上げました。

しかし、この「Organ on a Chip」にも課題があります。

単一臓器モデルであるため、例えば、組織が放出する物質（代謝産物※5や成長因子※6など）が血管を通して他の臓器に与える影響（臓器間相互作用）を再現できません。近年では、数種類の単一組織チップを細いチューブで連結したモデルも報告されていますが、その連結法に課題があり正確な実験・測定が困難とされています。

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そこで、今回の研究では、これらの課題の解決に取り組み、複数の組織を単一チップに搭載した生体外ヒトモデル「Body on a Chip（ボディ・オン・チップ）」の開発に成功しました。

従来の単一組織モデル「Organ on a Chip 」とは違い、生体内における組織間相互作用を生体外で再現できるチップであるので、薬剤開発や化学物質全般の有害性・毒性試験などへの応用が期待されます。







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