人間の目は、進化の父であるチャールズ・ダーウィンがかつて「最高にばかげている」と述べたほど極めて複雑で、自然淘汰によって進化する可能性がある。その複雑さにより複製や模倣が難しいため、科学者らはシャーレの中で、あるいは動物の目を使って眼細胞を検査しなければならない。ペンシルバニア大学の研究者らはこのたび、チップに入った人工眼を開発した。これにより人間の目の研究方法が変わる可能性がある。



「またな、ベイビー」

提供：University of Pennsylvania 「またな、ベイビー」提供：University of Pennsylvania

米国時間8月5日に学術誌「Nature Medicine」に掲載された論文に詳述されているこの人工眼は、眼科医とバイオエンジニアの共同研究により開発されたもので、10セント硬貨のサイズの透明な八角形のチップに収められている。チップの中央にはコンタクトレンズのような形状の台があり、目の表面にある角膜と結膜の細胞がその中に収められている。このチップの「まぶた」は長方形のゼラチンで、台の上をスライドしてまばたきを模倣する。眼の上部を取り囲んでいる小さな溝には人工的な涙が注入される。

皆さんはおそらくこの記事を読んでいるうちにすでに何度かまばたきをしたことだろう。潜在意識によるまばたきが目の潤いを保つのに役立つため、目の表面に薄い膜が形成され、目が乾かないようになっている。この研究の主執筆者でペンシルバニア大学の准教授であるDan Huh氏は、生体機能チップとオルガノイド（3次元的に試験管内でつくられた臓器）に特に焦点を合わせており、国際宇宙ステーション（ISS）で現在試験中の胎盤チップや肺チップをこれまでに開発している。



人工眼のまばたき

提供：University of Pennsylvania 人工眼のまばたき提供：University of Pennsylvania

Huh氏は、まばたきはまさにこの人工眼で自分のチームが複製したかった機能だと述べた。

「エンジニアリングの観点から述べると、われわれは人間の目がまばたきをするという動的環境を模倣する可能性を検討することに興味を抱いた」とHuh氏は述べた。涙液膜の模倣に成功したことにより、水分の不足が目のかゆみや炎症を引き起こすドライアイ疾患（DED）を模倣することができた。

チップ内でDEDを誘発するために、研究チームは人工的なまばたきの回数を1分間に12回から6回に抑えた。これにより涙の量が大幅に減ったという。チームは次に治験薬を試し、DEDで通常見られる炎症が一部軽減されたことを確認した。

炎症が軽減した仕組みは完全に解明されたわけではないが、潤滑性の改善または特定の分子が炎症プロセスを開始するのを阻んだことに起因している可能性があるとチームは述べている。

縮小モデルであるこの人工眼には、人間の目の細胞や組織が全て含まれているわけではない。血管や神経、目が通常備えている免疫細胞が不足している。ドライアイなどの疾患では、疾患の兆候がどのように現れるかを見極めるうえで免疫反応が重要な役割を果たす。また、研究者らは他の制限についても指摘しており、涙の生成および目が生身の人間の生理系と相互作用する仕組みを正確に模倣できないことを例に挙げている。

「われわれのチップ内の人工眼のプラットフォームが今後さらに進化し、医薬品のスクリーニング以外にもコンタクトレンズの検査や目の手術など、さまざまな用途に使われることを期待している」と、この研究の共同執筆者で大学院生のJeongyun Seo氏は述べた。