アッセイ対応のヒト関連モデルで研究を再定義

Vicky Marsh Durban博士によるInsider Insights

学部生および博士課程の候補生として、Vicky は腸生物学を研究していました。当時は、動物モデルしか利用可能な関連モデルがなかったため、それを使って研究を行っていました。

しかし、オルガノイド培養技術が登場したことで、彼女の研究室、そして彼女自身の研究スタイルが一変しました。それ以来、彼女はこの革新的な分野の発展に全力で取り組み、後ろを振り返ることはありませんでした。

この「Insider Insights」シリーズの投稿では、専門家がライフサイエンスの未来に向けて必要な準備について、短い反応と深い考察の両面から語ります。Vicky は、アッセイ対応のオルガノイドが、今日の研究者が直面する「複雑でヒトに関連したモデルを扱う際の最大の課題」にどのように取り組んでいるかをご紹介します。

検証済みでアッセイ対応のヒト関連モデルの開発が、顧客の日常にどのような影響や改善をもたらしていると感じますか？

金曜日に思いついたアイデアを、翌週末にはデータとして得ることができます。

顧客が当社の3D Readyオルガノイドの話を聞いたときに目を輝かせる理由は、主に2つあります。1つは、すぐにアッセイに使える利便性で、もう1つは、提供可能なオルガノイドの数の多さです。

研究者が金曜日に「この実験をやってみたい」と思ったとき、冷凍保存された3D Readyオルガノイドを取り出してプレートに播種すれば、月曜日には実験を開始できます。そして翌週の金曜日には、すでにデータが手元にあるのです。継代培養などの準備が不要であるという事実は、研究の可能性を大きく広げるものであり、研究者にとって革新的な選択肢となっています。

研究者が「すぐに始められる」と気づいたとき、その可能性が頭の中で一気に広がっていくのが見て取れます。「オルガノイドが十分に手に入らないから実験を制限しなければならない」といった従来の制約は、もはや過去のものです。今では、必要な数のオルガノイドをすぐに使える状態で提供できるため、研究者は待ち時間なく、自由に実験を設計・実行できる環境を手にしています。

研究者がバイアルに含まれるオルガノイドの数や、1バッチで生産可能な量を知ったときの驚きは、目に見えて伝わってきます。「ちょっと待ってください。バイアルに10万個？バッチで数百万個も？」そんな反応が返ってくるのです。その瞬間、研究者の頭の中では「これだけの数がすぐに使えるなら、実験の計画を制限する必要はない」と気づき始めます。これまでのように「オルガノイドが足りないから実験を控える」といった制約はなくなり、思いついた実験をすぐに始められる環境が整っているのです。モデルの供給が制限要因ではなくなったことで、研究者は科学的探究において何も妨げられることなく、自由に実験を展開できるようになりました。

数週間にわたって行われるマニュアルの培養ワークフロー。

3D Readyオルガノイドを使用すると、ヒトに関連するモデルをわずか数日で解凍、プレーティングすることができます。その方法については、ハイスループットスクリーニングのための患者由来 3D Readyオルガノイドアプリケーションノートをご覧ください。

なぜこれが魅力的なのでしょうか？

研究者が「科学者らしく、自由に探究できる」ことに気づく瞬間は、非常に刺激的です。これまで手が届かなかったような、遊び心のある探索的な実験にも挑戦できるようになるのです。

オルガノイドを使った新しい実験を思いついたとき、研究者は「これまで考えたこともなかった実験が、今ならすぐに試せる」と実感します。 何か月もかけてオルガノイドを培養する必要がないため、リスクも少なく、思い切って実験に踏み出すことができます。以前なら「投資や準備が大きすぎる」として敬遠されていたような、型破りでユニークな実験にも挑戦できるようになり、本当の意味での研究＝次世代のイノベーションと科学的ブレークスルーを生み出す探究が可能になります。

Business News Wales によるインタビューでは、モレキュラーデバイスのカーディフ製造施設について、Vickyが語っています。この施設では、バイオリアクター技術を活用して、疾患研究や創薬のために数百万単位のオルガノイドを製造しています。

この分野のイノベーションを促進したトレンドや顧客の声とは？

研究者が求めているのは、信頼性が高く、標準化されたオルガノイドを大量に安定供給できることです。彼らは、オルガノイドの培養に時間を費やすのではなく、アッセイやスクリーニングといった科学的知見を活かせる“付加価値のある研究”に集中したいと考えています。

実際に多くの研究者から、「オルガノイドを自分で育てる時間を省きたい」「本質的な実験に注力したい」といった声が寄せられています。 このニーズに応えることが、私たちの技術開発の大きな原動力となっており、必要な数のオルガノイドをすぐに提供できる体制の構築へとつながっています。 こうした変化は、研究のスピードと柔軟性を高め、創薬や疾患研究の現場において、より多くの可能性を切り拓いています。

個人間や研究室間で結果を再現できることの重要性が、この分野の技術革新を大きく後押ししています。そのニーズに応えるため、私達は高い再現性を持つオルガノイドを大量に製造できる体制を構築しました。これにより、さまざまな実験において一貫した結果を得ることが可能となり、研究の信頼性と効率が大きく向上しています。

科学研究コミュニティでは、再現性の危機と標準化の必要性に対する認識が高まっています。個人や研究室を超えて結果を再現することの重要性が強調される中、私たちはさまざまな実験に使用できる、高い再現性を持つオルガノイドを大量に生成する取り組みを進めています。これにより、一貫性のある信頼性の高い研究成果が得られるようになります。

当社のバイオプロセス技術により、ロット間およびロット内のばらつきが少ない、高い再現性を持つオルガノイドの大規模製造が可能となっています。画像は、当社の「3D Ready Organoids」製品ラインに含まれる大腸がんオルガノイドを示しています。

現在、研究者が直面している一般的な課題には、モデルの再現性やヒト生物学との関連性の確保があります。検証済みでアッセイ対応可能なヒト関連モデルは、こうした課題を克服し、新たな研究の可能性を広げます。

複雑なモデル系への研究を前進させるには、アクセス性を高め、取り扱いや使用に高度なトレーニングを必要としない環境を整えることが重要です。これにより、より多くの研究者が高度なモデルを活用できるようになります。

近年、2Dモデルだけでは十分なデータパッケージを構築できないという認識が高まりつつあります。資金提供機関、査読者、規制当局などからの要請により、研究者はよりヒトに近いモデル系—3Dモデル、Organ-on-a-chip モデル、マルチティッシュモデルなど—を用いて結果を検証することが求められています。これらのモデルに不慣れな研究者にとっては、大きなハードルとなる可能性があります。

複雑な生物学を深く探究するためには、共培養アッセイから高度な3Dモデルに至るまで、さまざまな用途に対応可能な、十分に特性評価され、検証されたモデルの存在が不可欠です。

私達は、モデル系の取り扱いを可能な限り簡素化することで、アクセス性を高め、複雑なモデルの導入障壁を下げることに注力しています。これにより、高度なトレーニングなしでも利用できる環境が整い、より多くの研究者が活用できるようになります。複雑な生物学を深く探究するためには、共培養アッセイから高度な3Dモデルに至るまで、さまざまな用途に対応可能な、十分に特性評価され、検証されたモデルの存在が不可欠です。

オルガノイドの利用における課題が減少し、導入が進むにつれて、モデルの標準化に対するニーズがさらに高まっています。これは非常に困難な取り組みですが、業界が主導する価値ある挑戦です。特にFDAは、特定の用途に応じた複雑なモデルの検証を推進しており、定義されたアプリケーションに対して、明確な問いに答えるための専用モデルの重要性が増しています。特に毒性試験の分野では、FDAへの新薬申請や、特定の患者に薬剤を投与すべきか否かの判断を支援するために、標準化されたアッセイの活用が進みつつあります。こうした標準化は、複雑なモデルの使用に関心を持ち始めた、あるいは使用を促されている研究者にとって、非常に重要な要素となっています。

CellXpress.ai 自動細胞培養システムのような技術は、研究室がオルガノイドの一貫性と再現性を高めるのに役立ちます。画像は、CellXpress.ai 自動細胞培養システムによる 3D 腸オルガノイドの培養の自動化アプリケーションノートに掲載されている腸オルガノイドです。

検証済みでアッセイ対応可能なヒト関連モデルがその真価を発揮する世界では、次に何が起こると考えられるでしょうか？

学際的な連携が、ヒトに関連する3Dモデルへのパラダイムシフトをさらに加速させ、組織モデルの可能性をこれまで想像もしなかったレベルへと押し広げていくでしょう。

私は、学術界における新しいモデル系の継続的な開発が、真のイノベーションを生み出す未来を思い描いています。複雑なモデルへのニーズは高まっており、ヒト組織の形状や構造に関する工学的な革新が、細胞の振る舞いに新たな変化をもたらしているのは非常に興味深いことです。物理的なマイクロ環境の設計、細胞そのもののエンジニアリング、異なる細胞種の導入、さらには物理的な力の付加など、さまざまな技術が融合し、組織モデルの関連性と重要性はますます高まっています。この分野は今後さらに活性化し、進化し続けるでしょう。

科学と技術のさまざまな分野が融合し、可能性の限界を押し広げる、非常に魅力的な領域へと進化しつつあります。

この分野には、さまざまな科学技術分野が関与し始めており、非常に興味深い展開を見せています。組織工学や材料科学の研究者は、細胞を組織のように支持する新しい足場材や培養表面、物理構造の開発に取り組んでいます。一方で、化学・プロセス・自動化のエンジニアは、生体組織内の液体の流れを模倣するためのフルードフローの導入や、モデルの大量生産を可能にする高再現性・低コストのスケーリング技術の開発に取り組んでいます。こうした学際的な連携は、ヒト組織や疾患のモデル化、そしてこれらのモデル系の産業化において極めて重要です。科学と技術の多様な分野が融合し、可能性の限界を押し広げる、非常に魅力的な領域へと進化しつつあります

Vicky の見解の詳細については、彼女が執筆した 3D バイオロジーへの専門家の視点をご覧ください。

Vicky Marsh Durban博士

モレキュラーデバイスのカスタムオルガノイドサービス担当ディレクターであり、Cellesceの元CEOであるVickyは、数十年にわたる学術および業界での経験を活かして、ライフサイエンスの研究者が、特許出願中のバイオプロセス技術を用いて培養された、標準化された、アッセイ可能なオルガノイドを大量に入手できるよう支援しています。

Vickyのキャリアは、カーディフ大学でがん遺伝学の博士号を取得することから始まりました。彼女はUCSFで博士研究員として研究に従事した後、カーディフに戻り研究員として勤務しました。その後、商業部門に移りReNeuronに参画し、2021年までにCellesceのCOO（最高執行責任者）を経てCEO（最高経営責任者）に就任し、2022年にモレキュラーデバイスに買収されるまで同社を率いました。