Study on a new evaluation method of food toxicity and safety at cellular level using Organ-on-a-chip

2019 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 19K05940
• Research Institution: 一般社団法人日本薬理評価機構
• Principal Investigator: 岡本 摩耶 一般社団法人日本薬理評価機構, 健康医科学センター, センター長 (10444209)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 犬塚 隆志 一般社団法人日本薬理評価機構, 研究統括, 研究統括 (10744675)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: 毒性・安全性評価 / Organ-on-a-chip / 食品

Outline of Annual Research Achievements

本研究は、ヒトの生体機能を模倣してデザインしたOrgan-on-a-chip（以下、チップ）を用いて生体反応をモデル化し、食品の毒性・安全性の評価系を構築することを目的とするものである。これにより、食品由来の毒物やアレルゲン等に加え、生産過程で添加物として使用する新しい化学物質の承認申請時に企業等が行う動物実験による安全性確認のデータの補完的役割として、ヒトのチップによるデータの利用可能性を判断し、科学的根拠に基づく食品安全行政に資する評価法の構築を目指す。
また、構築した評価手法により取得したデータについては、臨床データと比較し、教師データとなり得るかを判断した上でデータベース化を行い、評価手法の普及促進を行う
本研究では、これまで医薬品の薬理評価試験に用いてきたオリジナルのチップを食品レベルの評価に対応し得るようデザイン変更することにより、ヒトの生体内で食品や食品中の添加物、栄養補助食品等がどのように吸収され代謝されるか、特定の臓器にどのような影響を及ぼしうるかについて評価できる新たな毒性・安全性評価手法を構築する（肝臓、心臓、腸を想定）。
2019年度は、従来使用している医薬品の毒性・安全性評価用のチップを、食品レベルの評価が可能となるようにデザイン変更するための文献調査やエンジニアとの打ち合わせを実施し、肝臓をメインとしたプロトタイピングの準備が完了した。今後、コロナ禍におけるプロトタイピング業者への発注のタイミングを計りつつ、実際のプロトタイピングへ移行の予定である。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

・新型コロナウイルスへの対応で、実施側・プロトタイピング業者側の対応の双方に遅れが生じている。
・２年度目のプロトタイピング予算の一部を合わせる方が、よりよいプロトタイピングに繋がる。

Strategy for Future Research Activity

2020年度は、上半期を目処にチップのプロトタイピングの第一段階を完了し、下半期はそれを用いて食品の毒性・安全性評価系を構築する。具体的には、2019年度に収集した公表データのうち、チップによる評価を行うための教師データとなり得るもの３～４種類を選択し、それらの物質をチップによる毒性・安全性評価法構築のターゲット物質として設定する。チップを用いて、それぞれのターゲット物質に対応するよう、培養条件の調整や毒性・安全性試験方法の最適化を行う。その際にチップのデザインやプロトタイピング上の問題点が明らかとなった場合は補正を行い、年度末を目途に評価系構築作業を完了する。
2021年度は、構築したチップによる評価系を用いて、設定したターゲット物質についての測定データを回収する。また、回収データと既知の臨床データとの比較検討を実施し、チップを用いた評価系としての教師データとなり得るかを判断した上でデータベース化を行い評価手法の普及促進を行う。
成果は、期間を通じて随時関連学会等で発表を行うとともに論文投稿を行う。

Causes of Carryover

・コロナ禍において、研究者側とプロトタイピングを実施する業者の対応の双方に遅れが出ている。
・コロナ禍により、当初年度末に予定していた対面打合せ等がなくなり、旅費が未使用である。
・次年度予算の一部を合算してプロトタイピングを行うことにより、より効果的な成果が得られる。