動物実験を使わない研究：バイオメディカルの未来を切り開く技術

công nghệ - Ảnh 1. — 生物医学研究における動物の使用は何世紀にもわたって行われてきました - 写真: AI

動物モデルの限界

マウス、ウサギ、サル、そしてその他多くの動物は、何世代にもわたって実験室の仲間として用いられてきました。薬物の毒性試験、疾患の研究、そして新しい治療法の試験などに用いられています。しかし、蓄積される科学的証拠は、動物実験が必ずしも人間の生物学的反応を正確に反映しているわけではないことを示唆しています。

米国食品医薬品局（FDA）によると、動物実験で良好な結果を示した薬剤の最大90%が、ヒトでの臨床試験では不合格となっている。その理由は、ヒトと動物の遺伝子、生物学的構造、免疫システムに大きな違いがあるため、動物からのデータ転送を効果的に行うことが困難だからである。

さらに、動物研究モデルの維持には時間と費用がかかり、倫理的にも議論の余地があります。これが科学者が代替の解決策を模索する動機となっており、AIはその有望な方向性の一つです。

人工知能：データスクラビングとバイオミミッキング

AIは、人間が短時間で処理できない膨大な量のデータを処理・分析する能力を備えています。生物医学研究において、AIは数十万もの科学論文をレビューし、数万もの化合物の分子構造を分析し、動物実験を必要とせずに、薬剤の人体に対する毒性、有効性、作用機序を予測することができます。

米国の最近の研究では、AIが化合物の肝毒性を最大87%の精度で予測できることが示され、これは既存の多くの試験方法を大幅に上回る精度です。科学者たちは、薬の有効性を試験するために、コンピューターシステム上で10万匹以上の「仮想マウス」をシミュレーションしました。これは倫理的および経済的理由から現実世界では不可能なことです。

AIはCOVID-19ワクチン研究にも活用されており、開発期間を大幅に短縮しています。AIの活用により、科学者は免疫反応を引き起こす可能性のあるウイルスタンパク質領域（エピトープ）を迅速に特定できるため、多くの初期段階で従来のマウスモデルを用いることなく、効果的なワクチンを設計できます。

AIは単独で機能するのではなく、オルガノイド、3Dプリント組織、ボディオンチップシステムといったバイオテクノロジーと組み合わせられることが多くあります。これらのモデルは、ヒト細胞を用いて肝臓、心臓、脳などの生物学的機能をシミュレートするもので、AIと組み合わせることで、複雑な薬物反応や疾患反応を人体に極めて近い環境で分析することが可能になります。

例えば、SARS-CoV-2ウイルスの浸透レベルを評価するためにAIに接続された人工肺組織は、マウス実験と同等の結果を、はるかに迅速かつ正確に示しました。これにより、従来のように標準化された動物モデルを使用する代わりに、患者自身の幹細胞に基づいて個別化された方向で検査を実施できるようになります。