薬物および他の医療処置を試験するための動物モデルにはいくつかの重大な欠陥があることは広く認識されている。 場合によっては、これらの方法は非倫理的かつ残酷である。 さらに、これらの研究は人間の生理学を常に正確に予測することはできない。 これらの研究の多くは、膨大な費用がかかります。つまり、いくつかの薬がテスト段階に入ることは決してないかもしれません。
世界各地の研究者は、動物実験に代わる可能性のある小型の人間の器官の開発に取り組んでおり、薬物試験のスピードアップを図っています。 彼らの実験は、この新興の新技術が生きている被験者を使わずに薬物や病気に対する身体の反応を予測することができることを示しています。 製薬業界は、この革新を促進するために役立つこの新興の医療技術に関心を示しています。
薬物検査のためのオルガン・オン・チップ
オルガン・オン・チップは、マイクロチップの製造方法を用いて作製されたデバイスである。 それは、生きているヒト細胞が並んでいる連続的に灌流されたチャンバーを含む。 小さなコンピュータメモリスティックのサイズで、このデバイスは、実際の臓器の生物学および機能を模倣し、今日使用されている既存システム（例えばペトリ皿で生育した生きている細胞）のアップグレードです。
科学者たちはすでに、肺、心臓、腸、および肝臓に異なる器官チップを開発している。
例えば、肺瘤チップは、血液様媒体に暴露された一方の面と空気にさらされた他方の面とを有する肺細胞および毛細血管細胞の両方を含む。 これにより、科学者は、ガス交換が起こる肺の部分についての洞察を得ることができます。 これは、感染や癌などの肺の問題がしばしば発生する領域です。
Lung-on-a-chipは柔軟性があるため、人間の肺のように伸縮します。生きている器官の機能を再現します。
オルガン・オン・チップ技術は、ハーバード大学のウィスズ生物学インスパテーショナル・インスティテュート研究所のラボから始まります。 いくつかの商業会社は現在、病的な器官を複製するチップを製造している。 他の人たちは、既に認可されていて新しく開発された薬品が、人体と比較してこれらの装置で動作する方法に焦点を当てています。 製薬会社は、チップ技術への投資が価値のある追求であることに同意しているため、さらなる投資とそれに続く改良は、将来、オルガン・オン・チップをさらに有用にするでしょう。
昨年、Emulate、Inc.はJohnson＆Johnson社とWyss Instituteとの研究協力を発表し、血栓を引き起こすことが知られている薬剤の試験に使用できる可能性のある血栓症チップを評価しました。 このチップは、凝固塊の発生に寄与する異なる因子をモデル化する。 成功すれば、この技術は、血液凝固と関連する可能性のある副作用について知られている免疫治療薬や腫瘍治療薬などのいくつかの薬物によって引き起こされるリスクを最小限に抑えるために臨床試験に使用することができます。
幹細胞からの基礎的な器官の成長における最近の進歩は、オルガン・オン・チップ技術をも支持することができる。 実験は、ヒト幹細胞が異なるタイプの組織を生産するようにプログラムできることを示している。 この技術を移植患者のために個人化された臓器を成長させるために使用するには、しばらく時間がかかるが、オルガンオンチップモデルのためにヒト組織を増殖させるために既に適用することができる。
ヒューマン・オン・チップになるのか？
Wyss Instituteの科学者たちは、野心的なプロジェクトに取り組んでいます。人体全体のレプリカを作るためにさまざまなオルガンオンチップをつなぐことを検討しています。
これは比類のない方法で薬物試験を助けることができます。 複数のインビトロ「被験体」を試験し、特定の薬物に対する応答を短時間で分析することができた。
ホモ・チッピエンスはユーモラスな吹き替えを受けており、ダイオキシンやビスフェノールA（BPA）が人間の肝臓に及ぼす影響など、環境毒素の影響を研究する代替モデルとして、米国環境保護庁（EPA）によって検討されています。
現時点では、ほとんどすべての新薬は、長時間の臨床試験を受け、市場に出る前にヒトで最初に試験される必要があります。 小型の人間の器官の開発は、新薬の試行プロトコルの一部をスキップすることによって開発プロセスを短縮する可能性がある。 しかし、一部の専門家は、チップは人間の臓器の完全な複雑さを捉えることができないと警告しており、この技術には実際の器官の真の代替手段として有用になる前に対処する必要があるという限界がある。