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2018年秋号
萌芽のきらめき?结実のとき
亀井谦一郎
高等研究院物质－细胞统合システム拠点（iCeMS） 准教授
「このあいだ、11歳の一人娘と妻を连れてスキューバダイビングに行きました。3人で潜るのが梦だったんです」。
相手をほっと安心させる雰囲気をまとう亀井谦一郎准教授。
研究対象はサイズこそ小さいが、そのポテンシャルは海にも劣らぬ広大なスケールだ。
2017年に颈笔厂细胞と微细加工技术を融合した新しい生体モデル「ボディ?オン?チップ」の开発に世界ではじめて成功。疾患メカニズムの解明、新规薬剤开発への贡献が期待され、その动向は世界规模で耳目を集めている
小さな黒い箱に厳重に保管されていたのは、さらに小さなマイクロチップ。縦75ミリ、横25ミリ、高さ5ミリ。手のひらにのせても十二分におさまるサイズだ。「ここに穴があるでしょう。ピペットでこの穴から心臓や肝臓の细胞を个别に入れて、ヒトの体内を模倣した小さな组织をチップの中でつくりあげるのです。生理学的な状况をマイクロチップ上で再现することで、これまでわからなかった人体のしくみの解明にチャレンジしています」。名づけて「ボディ?オン?チップ」。
「こんなに小さなもので人体のしくみが？ほんとうに？」。はじめて见闻きした人はみな、そう思うに违いない。実は、体内の生理反応を再现するデバイスの発想は、かなり前から実现されていた。それを担っていたのが「组织チップ」。肺や肝臓などの组织构造を模倣する、革新的な発明として注目を浴びていた。しかし、组织チップは単一组织に特化したモデルで、把握できるのは肺、肝臓など、个别の组织の働きのみ。组织间の相互作用を知ることはできない。「たとえば、肝臓にはいろいろな物质を代谢したり、成长に必要な因子を放出したりする働きがあります。それらが血管を通して心臓、肺などの别の臓器に运ばれると、どんな影响を及ぼすのか。それを评価するには、复数の组织を一つのチップで再现する必要があります」。
そこで、亀井准教授はマイクロメートル（1,000分の1ミリ）ほどの小さなものでも扱える微细加工技术を応用し、チップ上の臓器と臓器のあいだに流路を设置。ヒトの复雑な血管网を模倣することで、この问题を解决した。また、颈笔厂细胞の机能も応用することができる。同一人物に由来する组织を复数用意することができ、その相互作用を正确に评価できるからだ。
まだ実用化にはいたっていないが、実现すればヒトも动物もさまざまな恩恵を受けられる可能性がある。たとえば、私たちが体调を崩したときに、なにげなく饮んでいる薬。一粒の小さな薬が市场に出まわるまでに、10年以上の歳月と、约1,000亿円ものお金が投资されるといわれている。なぜここまでの困难を伴うのか。「临床试験に进む一つ前の段阶、前临床试験にその原因があります。この工程ではサルやマウスなどの动物で実験するので、ヒトとは异なる反応を示すことがあり、临床试験での薬効や毒性の予测を难しくしています」。また、前临床试験でヒトの代わりに动物を用いることに、伦理的な问题も指摘されている。体外でヒトの细胞を使って検証できるボディ?オン?チップは、动物実験に取って代わる新しい试験法として、製薬会社から期待が寄せられているのだ。
ボディ?オン?チップの概念図。同一人物に由来する组织?循环器などをチップに搭载し、ヒトの生理反応を模倣することができる
一见すると、シンプルなつくりに见えるボディ?オン?チップ。しかし、开発には工学分野と生物学分野への深い理解と応用力が不可欠。その源流を探ると、意外な答えが返ってきた。
「ぼくの研究者としてのスタートはガンプラです。小学校一年生のときにはじめて买ってもらい、ものをつくるよろこびを覚えました」。亲しみやすい笑颜がさらに缓んだ。亀井准教授と同年代の男性の多くが通った道だ。それを皮切りに、プラモデル、ラジコンにも手を伸ばした。部品をカスタマイズするなど、自分なりのアレンジをするようになった顷には、物足りなさを感じるように。「人が设计したものをただ组み立てるなら、だれでもできます。説明书がないものをつくりたい、説明书すら自分でつくりたいと思うようになっていました」。
ものづくりへの兴味が高じて、工学分野の大学に进学。研究室に所属してからは、自分の知识や経験、アイデアをベースに新しいものをつくりだすおもしろさにふれ、研究者を志すように。顺调に工学分野で研究を进める一方で、すこし気がかりなことが。「大学时代のぼくの専攻はバイオに近い工学。バイオ分野の人たちが知りたがっていることで、実现できていないことはなんだろうと考えてみたのです。工学分野の研究は工学の中だけで回り、外の世界に応用されないことがよくあります。自分もそのパターンに陥っていないか。いろいろ见直したときに、分野をがらりと変えて、アメリカで本场のバイオロジーを研究する研究所に行ってみようと」。
それまでは电极をつくる研究に励んでいたが、新天地では遗伝子组み换えマウスをひたすらつくる毎日を过ごした。研究者としては远まわりに见える道のりだが、この経験をとおして、のちの大きな発见の要となる両轮をそろえた。
アメリカから帰国した后は、京都大学の颈颁别惭厂で研究をスタート。多士済済の颈颁别惭厂には、分野の垣根をこえて研究できる环境がある。そのなかでも、亀井准教授の研究室は「颈颁别惭厂の中で最も突拍子もないことを言う研究室」と自负する。もちろん、それを率先して実行するのはリーダーである亀井准教授だ。
ある日のこと、技术员にこっそりと「このガーゼで细胞を培养してみて」と頼んだ。通常、培养で利用するのはフラスコやディッシュ。布で培养をすることは、常识では考えられないことだ。「あんなに硬くて、体の中の环境と违うものを、いつまで使わなければならないのかとずっと思っていました」。
従来の容器は、底面を平面的に使うことしかできず、培养の効率が悪い。「フレキシブルに自分の手で形を変えて、空间を立体的に使える材料があれば、大量に细胞を増やせるのではないか。布は折りたためて、通気性も通水性もある。培养の足场としてきっとうまく机能すると确信したのです」。予测どおり研究は成功。当初はきょとんとした反応を见せた技术员も、研究がすすむにつれ纳得の表情になったという。これが、「ファイバー?オン?ファイバー」の研究につながった。
「技术员や院生には、『クレイジーなアイデアでもいいから、思いついたらなんでも言ってね』と伝えています」。意见を言いやすい土壌を筑くことは、他分野の研究者との相互理解を促し、自分の分野を客観的に见つめなおすことにもつながる。过去の経験から、その重要性は実証済み。もちろん、多角的な视点で研究に取り组んでも、すべて予测どおり成功するわけではない。外れることもしばしば。「大事なのは壁にぶつかったときに、思考転换できるかどうか。原因はなにか、アプローチに问题はなかったか、方向を修正すべきか。思いつくかぎり、あらゆることを検証します。成功しなかったことを『失败』と捉えないこと。失败もまた、新しい键につながります」。
革新的なデバイスの开発に成功したが、研究はまだまだ终わらない。最终的な目标は「ミニチュアの人体」をつくること。まだ形にはなっていないが、亀井准教授の头の中で构想は膨らみ続ける。それが私たちの目に见えるようになったとき、一般社会にどのような影响を与えるのか。そこにはきっと、常识のものさしでは测れないポテンシャルがつまっているはずだ。
ボディ?オン?チップの解剖図。切符サイズの装置に、小さな部品が内蔵され、それぞれに役割が异なる
化学と细胞生物学を融合し、新たな研究领域の开拓をめざし2007年にスタート。细胞生物学者や材料科学者、生物物理学者、化学者、物理学者、生体工学者など、异なる分野の科学者が集い、分野を超えた新しい学问をつくることに挑戦している。汚水や空気を浄化する技术や、脳を若返らすような医疗技术の开発などの社会に役立つ可能性を秘めたアイデアが次つぎと创出されている。
かめい?けんいちろう
1975年に东京都に生まれる。2003年、东京工业大学大学院生命理工学研究科生命情报専攻博士课程修了。同年から2010年まで、カリフォルニア大学ロサンゼルス校分子医学薬理学専攻にポストドクターとして在籍。2006年からカリフォルニア?ナノシステム研究所にも在籍。2010年、京都大学物质—细胞统合システム拠点（颈颁别惭厂）特定拠点助教をへて、2015年より现职。
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