- 8月 17, 2020
3Dバイオプリンティングによる、効率的な薬物スクリーニング
医薬品を市場に出すことは、非臨床試験や動物実験を含む、競争が激しく費用のかかる困難なプロセスであり、さらに時間と費用のかかる4段階のヒトによる臨床試験には、55億ドルもの値札が付き、7～15年もかかることがあります。仮に医薬品の候補が10種類あったとしても、実際に製品化されるのは9つのうち1つに過ぎません。この高い欠落率を考えると、バイオプリンティングは、最も有望な薬剤のみを臨床試験に移行させるために、有効な化合物をより適切に特定することによって、貴重な時間とリソースを節約できるでしょうか？
動物実験の限界
非臨床試験と呼ばれる創薬の初期段階では、新規化学物質（NCE）をモニターし、標的システムの内外における化合物のライフサイクル（薬物動態）とその化学反応（代謝）が決定されます。ヒトによる治験には倫理的な問題があり、またコストもかかるため、初期の実験の多くは動物で行われています。
非臨床動物実験から臨床ヒト試験への移行は、より優れた研究ツールと標的同定における人工知能の台頭により改善されましたが、動物試験はヒトの複雑な代謝を再現できず、人体での薬剤の毒性を正確に反映しない偽陽性および偽陰性をもたらすため、前臨床スクリーニングの改善が依然として必要なのです。
3次元細胞培養はより適切
動物モデルの限界を考えると、研究者がヒトの臓器モデルに目を向けるのも不思議ではありません。ヒト細胞は長い間2Dで培養されてきましたが、近年、より生理的環境に近いモデルを作製するために、バイオプリントの3D環境でヒト細胞を培養することの重要性を認識する研究者が増えています。3Dバイオプリンティングでの細胞培養の自動化と、バイオインクと呼ばれる慎重に調整されたバイオマテリアルを組み合わせることで、ヒトの臓器モデルをより多くかつ短時間で成長、供給、維持できるようになり、これらのタスクに費やす時間と労力を削減できます。ラボにおけるロボット工学は、細胞培養試薬やその他のNCEや液体サンプルを大量に選択して配置できるようになり、ハイスループットスクリーニングが可能になり、その他のさまざまなラボ作業をより効率的に実行できるようになりました。
ECMをより良く模倣するバイオインク
バイオインクもまた、研究者の創薬研究を進めるための強力なツールです。組織特異的バイオインクは、細胞の接着や分化を向上させ、ヒトのオルガノイドの形成を助けます。また、タンパク質などの生体因子を添加することで、より正確に細胞外マトリックス（ECM）を再現し、生体内の微小環境を再現することも可能です。さらに、複数の架橋方法（化学、光、熱など）を用いることで、軟骨や骨組織といった特定の細胞種に合わせて造形物の硬さを調節することができます。
詳細
バイオプリンティングのより適切なヒト臓器モデルは、医薬品開発の初期段階で有効な化合物を効率的に特定することにより、最も有望な化合物のみを費用のかかるヒト臨床試験に移行することで、医薬品業界の時間とコストを節約できます。この技術の影響力が高まっているということは、研究者がより多くのアプリケーションを検証し続けることを意味します。バイオプリンティング業界が創薬スクリーニングや創薬開発をどのように変えるのか、さらに深く掘り下げます。COVID-19 研究における3Dバイオプリンティングの活用 に関する当社ウェビナーのご視聴はこちらから。
