童話映画「オズの魔法使い」の中で.「ブリキ男」は心臓がないために人を愛せなかったことが記憶に残っています。 小さな「ブリキ男」は悲しい姿ですが.現代の技術では「人工心臓」を取り付けることが可能です。 イギリスで金属製の心臓を埋め込んだ患者さんが.7年間の平穏な日々を経て68歳で亡くなられました。 今の生命科学はとても素晴らしく.心臓.肝臓.腎臓といった生命を維持するための臓器だけでなく.生命の誕生場所である子宮さえも人間が人工的に作ることができるのです！」。
「メタルハート」が2週間を7年に
「死なない心臓」がなければ.イギリスの心臓病患者ピーター・ホートンさんの家族は7年前に生死の境をさまようことになったかもしれないと.12月3日の英国デイリーミラー紙が伝えています。 2000年.ピーターさんは致命的な心臓病を患い.余命2週間と診断された。 彼を救うため.英国オックスフォードのジョン・ラドクリフ病院の医師は.彼の心臓にチタン製の装置-「Jarvik 2000 Heart」を移植した。 これは実際には.患者の心臓により多くの血液を送り込むためのチタン製のポンプである。
医師たちは.人工の「金属製の心臓」をピーターの左心室に移植したのです。 金属製の心臓』は外部バッテリーパックから電力を供給され.ピーターの胸から突き出たワイヤーが腰から吊るされた充電式バッテリーに接続されています。 ピーターはJavik2000心臓を投与された世界初の実験患者であり.医師は「金属心臓」を適切なドナー心臓が見つかるまでの応急処置として使用するつもりだった。
驚くべきことに.ピーターは7年半も生き延び.現在までに「金属心臓」の生存者としては世界最長となった。 人工の「チタンポンプ」はピーターの命を救っただけでなく.妻ダイアンとの旅行も可能にし.150kmのチャリティーウォークにも参加した。 ピーターさんは穏やかで幸せな老後を過ごし.「金属製の心臓」を取り付けた後.人生は普通の状態に戻ったと語ったことがあります。唯一の後悔は.感電を恐れて泳ぎに行くことができなくなったことです。
ピーターさんは.世界で初めて金属製の心臓を移植された方です。 1967年12月2日に世界で初めて心臓移植が行われて以来.世界中で約17万件の心臓移植が行われています。 しかし.従来の移植では適合する臓器を待つ必要があり.拒絶反応による感染症のリスクもあるため.最初の心臓移植を受けた患者さんが術後わずか18日間しか生きられなかったように.今でも多くの心臓病患者が無念の思いで亡くなっています。 最初の心臓移植は手術後18日しか生きられなかったが.金属製の人工心臓は交尾や拒絶反応を考慮する必要がなく.患者の体調にも負担がかからないため.心臓の機能が低下した多くの患者に希望をもたらすことができる。
日本の科学者は.特殊な「子宮チップ」を雌ラットに孕ませることに成功し.人間への移植を開始したと.イギリスの科学雑誌「ニューサイエンテイスト」11月号が伝えています。
人工子宮に最も期待されるのは「体外生殖」であり.体外で模擬子宮のような環境で胚を完全に成長させることができることである。 しかし.法律や技術的な制約から.科学者たちはまだこのステップには程遠いのが現状です。 現在.科学界で開発されている人工子宮には.子宮の内壁や羊水などが母親の子宮と同じである生物学的な意味での人工子宮と.シャーレの中に羊水を入れ.完全自動制御システムで胚の もうひとつは「シャーレ型子宮」で.皿に羊水を入れ.全自動制御システムで胚に栄養を与え.老廃物を排泄するものです。
1990年代には.東京大学生産技術研究所の藤井敏男教授が「人工子宮」の研究に力を注いでいました。 日本では法律で実験が禁止されているため.藤井教授らの研究チームは.受精卵をミニチュアの「人工子宮」で育てることを思いつきました。 従来の体外受精では.微小液滴環境下での受精卵の生存率はまだ低かったため.彼らの研究は興味深いものだった。 しかし.研究はうまくいかず.何度も失敗を繰り返した。
研究チームと綿密な打ち合わせを重ね.藤井はようやく失敗の教訓を得ることができた。 子宮は長い年月をかけて進化し.かなりの完成度を誇っていること.栄養剤や成長ホルモンなどの化学物質で人間が作った疑似環境には必ず欠点があること.成長期の胚は非常にもろいことが判明したのです。 そこで.胚を子宮内膜で包み込み.必要な基本栄養素を子宮内膜細胞から供給する生物学的子宮を作るしかなかった。 何度も試行錯誤を繰り返した結果.藤井と彼のチームは.小さな「チップ」のような構造の中に子宮内膜組織を作ることに成功し.受精卵はついに人体の外に暖かい家を見つけることができました。
「子宮チップ」による胚培養の自動化
当初.藤井は成功まであと一歩と考え.試しにマウスの受精卵培養実験を行いました。 その結果.受精卵のほとんどが培養中に死んでしまい.胚盤胞に成長したものも母親の子宮に着床するための条件を満たしていなかった。 藤井はまたもや行き詰まりを感じていたのだ。
この苦境に立たされたとき.藤井はすぐに自分の「Lab on a chip」のことを思い浮かべた。 生物学では.”lab on a chip “は「マイクロ分析システム」とも呼ばれ.生物学や化学の分野に関わる基本的な操作単位を数平方センチメートルのチップ上に集積し.さまざまな生物学的・化学的反応を行う技術である。 “チップ “上の生物反応や化学反応を完全に自動化することで.”生産工程 “を自動化・知能化することが可能になる。 藤井がまずやりたかったのは.チップのエネルギー栄養システムをインテリジェント化することだった。 自動制御に詳しいウェラーが提案した最終的なミニチュア人工子宮は.見た目がチップに似ている。 幅2mm.高さ0.5mmの長方形で.真ん中に受精卵を産む円形の溝があり.その中に子宮内膜がある。 残りの「チップ」はシリコンの二重構造になっており.角には精子.卵子.栄養液をそれぞれ入れる3つのチャンネルがあります。 これは.純粋に自動制御という点では完璧なシステムです。
そして.動物実験に着手した。 チップ上で培養した胚を雌のラットに移植したところ.従来の体外受精では健康な胎児を育てる成功率が40％だったのに対し.44％が健康な胎児に成長したのです。 この動物実験は完全に成功したのです
組立式工場で赤ちゃんが生まれることも？
その後.藤井はワイラーと共同でチップの制御システムを何度も微調整し.従来の体外受精よりも「子宮チップ」の優位性を高めていきました。 ヤギやウサギなどでも同様の実験を行ったが.いずれも満足のいく結果が得られた。 そして何より.動物実験によって副作用がないことを確認した上で.藤井らの研究チームは子宮チップを人間に移植することに成功し.今のところ胚は順調に育っているという。 今年7月.藤井はフランス・リヨンで開催された欧州ヒト生殖・発生学会の年次総会で最新の研究成果を発表し.たちまち反響を呼んだ。
科学界にとって.この人体実験の成功は.人間の初期胚を人工子宮で育てることに成功した初めての例であり.ミニチュア子宮であるこの子宮チップの人工子宮研究に対する意義は自明である。 科学者たちは.人工子宮が母親の子宮の代わりになり.妊娠期間中.胚がその中で「生きる」ことができると長い間考えてきました。 人類の文明の歴史の中で.学者やSF作家は同様の大胆なアイデアを思いついてきた。 最も有名なのは.イギリスの有名な作家オルダス・ハクスリーによる1932年の著書『美しき新世界』である。 この本は.すべての人間が胚から瓶の中で育てられ.工場生産の下で完成品となる未来のユートピア社会を想定しています。
現実世界の人間にとって.ハクスリーの「赤ちゃんの組立式生産」は.確かに最も魅力的なものです。 毎年.世界中で何千人もの女性が子宮の変形や摘出によって母親になることができず.さらに多くの女性が「10月妊娠」の苦痛から解放されたいと思っています。