薬の体内での挙動
実験動物の代わりとなるマイクロデバイス

口から飲んだ薬は小腸などから体内に吸収され、様々な臓器や組織に分布し、肝臓で代謝されながら体内を循環する間に、患部に作用しつつ、腎臓などから徐々に排泄されます。そのため、新薬を開発するためには、これらすべての過程を解析する必要があります。従来、こういった過程を調べるためには動物実験が用いられてきましたが、動物愛護の観点や動物実験の膨大なコストの問題などから、現在は削減傾向にあります。
　我々は、動物実験に代わる分析法として、手のひらサイズの実験装置上に人間の臓器や組織の機能を組み込んだ、マイクロ人体モデルの開発をめざしています。ガラスとプラスチックでできた装置内に髪の毛の太さくらいの管を作り、その中に腸や肝臓、腎臓などさまざまな臓器の細胞を培養して人体のモデルを作ります。このモデルの入口から、例えば抗がん剤の候補物質を入れると、まず胃液、続いて腸液による作用を受けた後、腸のモデル細胞によって吸収されて血管に入り、肝臓モデルを通過することにより代謝されたのち、がん細胞に作用します。その後、腎臓モデルから徐々に排泄されていきます。このときのがん細胞や臓器の細胞の状態を調べることにより、薬の効果や副作用などについて調べることができます。現在、より本物の臓器に近い環境や機能を再現したモデルの開発や複数の臓器モデルの相互作用を調べる研究を進めています。

教授 佐藤 記一 SATO kiichi
研究キーワード マイクロ分析化学，バイオ分析化学，生物分析化学，マイクロ臓器モデル，バイオアッセイ，創薬支援技術，動物実験代替法
研究分野 ナノマイクロ科学分析化学生体の構造と機能人間医工学
主な研究テーマ
  • マイクロ腸管モデルの開発
  • マイクロ肝臓モデルの開発
  • マイクロ腎臓モデルの開発
研究概要

生体関連物質を解析するマイクロ分析システムの開発を行っている。その一例として，マイクロデバイス内に様々な培養細胞を組み込んだマイクロ臓器モデルや，それらを組み合わせたマイクロ人体モデルを開発し，医薬品などの総合的なバイオアッセイを実現することを目指している。さらに，こういったバイオアッセイデバイスを構築するための基盤技術開発や，タンパク質やDNAなどの電気泳動分析といった，従来から広く用いられている分析法をマイクロデバイス化することにより，飛躍的に高効率化させる研究にも取り組んでいる。
提供できる技術 ・応用分野

マイクロデバイスを用いた生体関連物質の分析および細胞実験システムの開発，薬効や薬物動態解析，薬物送達解析のためのマイクロ臓器･生体モデルの開発
主要な所属学会

日本化学会，日本分析化学会，化学とマイクロ･ナノシステム学会，日本動物実験代替法学会
論文
  • Development of a Microfluidic System Comprising Dialysis and Secretion Components for a Bioassay of Renal Clearance, Anal. Sci., 34, 1073 (2018).
  • Microcirculation-on-a-Chip: a Microfluidic Platform for Assaying Blood- and Lymphatic-Vessel Permeability, PLOS ONE, 10, e0137301 (2015).
  • Micro Total Bioassay System for Ingested Substances: Assessment of Intestinal Absorption, Hepatic Metabolism, and Bioactivity, Anal. Chem., 82, 9983 (2010) .
受賞歴
  • 日本分析化学会 2006年度奨励賞
  • 化学とマイクロ・ナノシステム学会 2016年度奨励賞
最終更新日：