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動物実験はもういらない?!薬の副作用を確認できるバーチャル心臓登場

スーパーコンピューター上で精巧に再現された心臓モデルを使えば、動物実験よりも安く、速く、正確に新薬がもたらす副作用の影響を調べられるそうだ。

イギリスのオックスフォード大学では1960年からバーチャルな人間の心臓を作る研究が続けられてきた。コンピューターの処理スピードが格段と速くなった今、心臓の細胞を再現するだけでなく、心臓まるごと一個をシミュレーションできるようになった。ゆくゆく体全体を再現できるようになれば、バーチャルな自分に薬や手術を「おためし」できるかもしれない。 

動物実験の問題点

ネズミ、ウサギ、モルモット、イヌ、ブタ。これらはみな新薬の副作用を調べるために臨床実験で使われている動物たちだ。

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新しい薬が市場に出る前に、研究者たちはその効能や副作用をよくよく調べておく必要がある。薬の副作用として特に多いのが心臓の不整脈だそうで、市場に出てしまってからリコールされるケースもあるほどだ。

そのようなミスを防ぐために動物を使った臨床実験が行われているのだが、動物実験には倫理的な問題を含めてデメリットが多い。同じ哺乳類とはいえ動物と人間の違いは明らかな以上、動物に特定の反応が出たからといって必ずしもその同じ反応が人間にも出るとは限らない。逆に動物は無反応でも人間に害を及ぼす物質もあるかもしれない。膨大なコストもかかるし、時間もかかる。

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バーチャルな人体実験

問題点の多い動物実験のかわりに、オックスフォード大学のコンピューター科学者と製薬会社の研究者が共同でバーチャルな人間の心臓を開発し、薬がどのように心臓に影響するかをシミュレーションしたそうだ。

実験では公開されている医療データから1,213人分の心臓の細胞をコンピューター上で再現し、62にのぼる基準化学物質を様々な濃度で投与するシミュレーションを行った。同時に、ウサギの心臓の細胞を使って同じ基準物質が不整脈につながるかどうかを調べた。

その結果、化学物質が人間の体に及ぼす副作用をより正しく予測できたのはコンピューターモデルだったそうだ。その精度は89%から96%という非常に信頼性の高い結果だった。動物実験では75%から85%の精度しか得られなかったという。

この技術は『Virtual Assay』というオープンソースソフトウェアにまとめられた。誰でもバーチャルな心臓モデルを作成したりシミュレーションを行えるよう、将来的にはダウンロードも可能になるそうだ。 

薬を摂取するまえに副作用を見極める

コンピューターの処理スピードが速くなったとはいえ、『Virtual Assay』に関してはまだまだ改善の余地があるそうだ。主任研究員のエリサ・パッシーニ博士によれば、人間の心臓の細胞モデル100個に化学物資ひとつをテストするのに並のラップトップでも5分とかからない。ところが3次元の心臓モデルとなれば話は別で、なんと心臓が1回鼓動するのに1,000個のプロセッサを搭載したスーパーコンピューターでも3時間かかる。

今後量子コンピューターの開発や、コンピューターの処理能力のさらなる飛躍が実現すれば心臓全体をよりリアルに再現できるだろう。そしてパッシーニ博士らのほかにも、人体を再現しようと試みているヨーロッパの科学者たちが集まってCompBioMedというプロジェクトを立ち上げている。

そのうち自分の体をまるごと再現できるようになったら、薬を飲む前に副作用がないか調べたり、ダイエット計画のシミュレーションをしたり、運動がもたらす身体への変化を確認したりできるのだろうか。

動物にも人にも優しい医療の実現にむけて、テクノロジーの更なる発展に期待できそうだ。

Human In Silico Drug Trials Demonstrate Higher Accuracy than Animal Models in Predicting Clinical Pro-Arrhythmic Cardiotoxicity (Frontiers in Physiology)

Why computer simulations should replace animal testing for heart drugs (The Conversation)

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