National Institutes of Health (NIH) 所属の研究者らのチームが人間の胎盤の機能と妊娠における胎盤の役割を研究するため､ラボオンチップの胎盤を開発した｡この装置は､胎盤の構造と機能をミクロのレベルで再現し､同時に栄養が母体から胎児に移動する機序を再現するよう考案されている｡生体医学の発展を促すために様々なオンチップ臓器技術が開発されているが､このプロトタイプはその最新の開発の一つである｡
2015年6月15日付The Journal of Maternal-Fetal & Neonatal Medicineのオープン･アクセス論文としてオンライン版に掲載されたこの研究は､NIHのEunice Kennedy Shriver National Institute of Child Health and Human Development (NICHD)､University of Pennsylvania､Wayne State University/Detroit Medical Center､韓国のSeoul National University (ソウル大学)､Asan Medical Center (ソウル峨山医療センター) などの研究者による学際チームが行った｡
この研究論文は､｢Placenta-on-a-Chip: A Novel Platform to Study the Biology of the Human Placenta (オンチップ胎盤: 人間の胎盤の生体活動を研究するための新しいプラットフォーム)｣ と題されており､NICHD内Division of Intramural ResearchのPerinatology Research Branchのチーフを務めるRoberto Romero, M.D.は､｢この技術は､現在の胎盤研究モデルでは容易に答の得られない疑問に対して有効であり､妊娠と妊娠に伴う合併症の研究を進めるために役立つと考えられる｣と述べている｡
胎盤は妊娠中に成長する一時的器官で､母体と胎児を結ぶ重要な仲介を行っている｡その重要な機能の一つに､母体と胎児の間を移動する物質の交通整理の役割がある｡胎盤は､栄養や酸素を胎児に移動し､老廃物を胎児から取り除くのを助ける機能を持っている｡同時に､細菌､ウイルス､ある種の薬物など､胎児を取り巻く環境の有害な成分が胎児の体に入らないようにしている｡胎盤が正しく機能しないと母体も胎児も健康を害することになる｡
研究チームは､特定の物質は通過させ､他の物質は阻止するというトラフィックを胎盤がどのように管理しているのかを突き止めようとしている｡その知識が深まれば､医師も胎盤の健康状態を的確に判断でき､ひいては健康な妊娠に役立てることができる｡しかし､人間の胎盤を研究するというのは困難がつきまとう｡時間がかかること､人によってかなりの違いがあること､また､胎児へのリスクもありえる｡そのようなことから､これまで胎盤の物質交通の研究はモデル動物での研究や人間の細胞を使ったラボでの研究に限られていた｡これらの手法でも有益な情報が得られたが､それも人間の生理的プロセスを模倣する技術に左右されるという限界があった｡この研究チームは､母体と胎児との間の関門となる胎盤に非常によく似た構造の人間の細胞を使うオンチップ胎盤技術をつくり出すことでこの限界を破った｡
この装置は半透膜とそれを挟む2つの小さな室とで構成されており､1つの室には出産後の胎盤から採取した母体の細胞を満たし､もう1つの室には臍帯から採取した胎児の細胞を満たしてある｡研究チームは､モデルの構造を決めた後､母体細胞の室から胎児細胞の室へのブドウ糖 (炭水化物をエネルギーに変換する過程で体内でつくられる物質) の移動を測定することでモデルの機能を試験した｡この装置でブドウ糖が予想通りに移動したことから､母体内でも同じことが起きていると考えられる｡
Dr. Romeroは､｢このオンチップ胎盤は､動物での研究に比べてはるかに効率的に､しかも低コストで実験することができる｡このシステムをさらに改善すれば正常な胎盤のプロセスや胎盤の疾患についてもより正しい理解に結びつけることが期待できる｣と述べている｡
画像は新開発のオンチップ胎盤マイクロ装置: (A) 装置の上の室 (青) と下の室 (赤) は半透膜で隔てられている｡(B) 一方の室には母体細胞､もう一つの室には胎児細胞を満たし､さらに母体細胞の室にブドウ糖を加え､ブドウ糖が半透膜を通過して胎児細胞の室に移動する様子を観察した｡
オンチップ胎盤の拡大画像は､プレスリリースに添付のオンチップ胎盤画像を参照されたし｡
原著へのリンクは英語版をご覧ください
Scientists Design Placenta-on-a-Chip to Better Understand Pregnancy
