医学や生命科学の発展に欠かせない動物実験
人間がかかる病気の原因やその治療薬を研究するために、人間を病気にしたり、どのような効果があるかわからない薬を与えたりすることはできません。そこで行われてきたのが、ネズミやサルなどを使った動物実験です。
動物実験には、ハツカネズミを実験室で飼えるようにしたマウスがよく使われます。もちろんマウスは人間とは違う動物ですが、生き物としての基本部分は共通しています。脊椎動物であれば、種類が違っても同じような病気にかかることがありますし、同じ薬が使われることもあります。また、マウスは比較的短期間で繁殖するため、複数世代にわたる実験を行って結果を観察するにも、都合がよいのです。このように現代の医学や生命科学は、動物実験なしには成り立たないといえます。実中研では全所員が参列する動物慰霊祭が毎年執り行われています。医学の進歩のために犠牲となった実験動物の御霊に心より感謝の念を捧げて手を合わせ、動物慰霊碑に献花をしています。
動物実験の３Ｒの原則
実験動物についての国際原則「3R」は、Replacement （代替）、Reduction（削減）、Refinement（苦痛の軽減）を基本としています。
実験動物についての国際原則「3R」は、Replacement （代替）、Reduction（削減）、Refinement（苦痛の軽減）を基本としています。
このように現在の医学や生命科学は、動物実験によって成り立っているといっても過言ではありません。けれども、動物実験というのは、人間の生活のために動物を犠牲にすることでもあり、生命を尊重する意味では望ましいことではありません。
動物実験については「3R」という国際原則があります。これは、Replacement （代替）：なるべく意識や感覚のない生物に切り替える、Reduction（削減）：使う数を減らす、Refinement（苦痛の軽減）：動物が苦しまないよう実験環境をよりよくすること、を意味しています。現在の生物科学・医学においては実験動物をゼロにすることはできませんが、免疫不全マウスやトランスジェニック動物の開発により、サルのような非ヒト霊長類を必要としていた研究をマウスに置き換えることが可能となりました。さらに、それまではひとつの薬の開発のために多くの種類の動物を使っていたのに対し、特定の病気にかかる特別なマウスを開発することで、実験の効率を高めて実験回数を減らし、犠牲となるマウスの数も大幅に削減しているのです。
薬品の安全性を確認するための道のり
医薬品は、安全性を確かめるために長期的な基礎研究、非臨床試験、臨床試験を行った上で、承認・審査の過程を経て実際に使われます。
動物実験は、医薬品の安全性を確かめるためにも重要な役割を果たしています。医薬品は、病気を治すだけでなく健康なヒトにも害を与えることがあるため、マウスをはじめとした動物による試験（非臨床試験）を行って、どのような効果があり、どのような副作用があるかをしっかりと見きわめてから、はじめて人間を使った試験（臨床試験）を行います。予防接種のワクチンや、薬局で売っている風邪薬や胃薬、あるいは、もっと重い病気にかかったときに病院で使う医薬品のひとつひとつが、そのような試験に合格しているのです。
さらには、ふだん私たちが口にしている食べ物や飲み物には、人工的に作られた調味料や着色剤、品質を保つための抗菌剤や保存料などが含まれています。これらも、実際に使われるまで長期間にわたって動物に投与して、害がないかどうか安全性を確認しています。
病気には、動物の種類によって発症するものとしないものがあります。これは、動物の種類が違うと免疫のしくみが異なったり、動物の細胞に侵入できないことでウイルスなどが増えなかったりするからです。そのため、人間がかかる病気についての実験には、免疫不全マウスやトランスジェニックマウスと呼ばれる特殊なマウスが使われています。
自然界では生きていけない免疫不全マウス
免疫不全マウスは、外見からは普通のマウスと区別できないことが多いです。
免疫不全マウスは1960 年代に突然変異（自然に生まれた特別な個体）として発見されたのが最初で、生まれつき免疫を持っていません。免疫とは病原菌やウイルスに抵抗する力です。免疫不全マウスは免疫を持たないため、自然界ではすぐに病気にかかって生きることができませんが、病原菌やウイルスのない専用の飼育室で育てることができます。
マウスの体内に移植して人間の細胞を観察・研究する
移植したヒトの肝細胞が、免疫不全マウス体内の肝臓となります。
免疫を持たないということは、ほかの生物の細胞を移植しても免疫がはたらかず拒絶反応が起きません。小さなマウスに人間の大きな臓器を移植することはできませんが、細胞や組織のかけらを免疫不全マウスの臓器に移植すると、その細胞は増殖します。人間の細胞を移植したマウスに薬品や病原菌を与えれば、人間の細胞がどう変化するか観察できます。さらに、どのような薬品を作用させれば病気になった細胞を治療できるかも研究できるのです。
免疫不全マウスは、発見以来さまざまな研究に利用され、感染症や糖尿病、がんなど各種の病気の治療に成果を上げています。
医学のために実験動物を開発する
実中研が開発した免疫のない超免疫不全マウス「NOG マウス」。
実中研は、医学のためにマウスなどの実験動物を開発し、大学や研究機関、医薬品メーカーの研究所などと共同研究しています。第二次世界大戦後、近代的な医療の発展のためにマウスやラット、スナネズミなどの飼育・繁殖方法を研究できるように、実中研が設立されました。腸内細菌も持たない無菌で育てたマウス、免疫不全マウスの飼育と改良、人間の遺伝子を組み込んだトランスジェニックマウスの開発で大きな成果をあげています。特に実中研が開発した免疫のない超免疫不全マウス「NOGマウス」は世界中の研究機関で使われています。
人間の遺伝子を持つトランスジェニックマウス
マウスの受精卵に遺伝子を注入しているところ。
動物が誕生する際、受精卵が分裂して手や足、臓器といったさまざまな組織に成長します。マウスに受精直後の段階で、精子と卵子の遺伝子が混ざり合うタイミングを見計らって人間の遺伝子を注入することにより人間の遺伝子がマウスの中に入ってしまいます。その結果、成長したマウスには人間と同じような性質が部分的にみられるようになります。これがトランスジェニック（遺伝子改変）マウスです。
組み込む遺伝子は一部なので、マウスであることに変わりはありません。けれども、人間と似た免疫のしくみを持たせることで、人間と同じ病気にかかるマウスを作ることができるのです。
生命科学の研究が進み、私たちの身体の設計図である遺伝子のどの部分がどのような機能を持っているかが詳細にわかってきました。このような遺伝子を組み込んだトランスジェニックマウスによって免疫機構に関係する研究も可能となり、さまざまな病気の研究に利用されています。また、最近ではゲノム編集という新しい技術で、遺伝子を壊したり、挿入したりすることができるようになっています。
ポリオ根絶に向けたトランスジェニックマウス「ポリオマウス」の活用
実中研が実験動物化したトランスジェニックマウス「ポリオマウス」（TgPVRマウス）。
実中研が作ったトランスジェニックマウスが、ポリオ（脊髄性小児麻痺）の根絶のために使われています。ポリオは、日本ではほぼ根絶されていますが、発展途上国では今でも多くの子どもがかかっていて、治っても手足が不自由になることがある病気です。ワクチンで予防可能な病気ですが、ごくまれにワクチンが強毒化することがあり、接種するとポリオが発症してしまう危険性があります。
もともとポリオは人間とサルしかかからない病気ですが、ポリオにかかるトランスジェニックマウス「ポリオマウス」が開発されたことでマウスによるワクチンの検査が可能となり、より安全なワクチンの開発ができるようになりました。
国際連合の専門機関である世界保健機構（ＷＨＯ）の取り組みによって1988 年に世界 125 か国以上で 35 万人いたポリオの感染者の報告数が、2021 年には 6 件まで減ってきています。
ヒトに近い霊長類の実験動物「コモンマーモセット」
霊長類の実験動物コモンマーモセット。
実験動物のマウスは医学・生命科学の研究に幅広く用いられていますが、その一方で、霊長類（霊長目 Primates）であるヒトとげっ歯類（げっ歯目 Rodentia）のマウスでは、身体の形態や生理機能においてさまざまな違いがあることは明らかです。たとえば、記憶、思考、推理などの働きをする大脳(皮質)が著しく大きく発達したヒトの脳はげっ歯類の脳とくらべて形態や機能が大きく異なります。そのため、脳の病気の原因や治療の研究では、げっ歯類を用いて得られた実験結果が必ずしもヒトにあてはまらないことがあります。そのような場合は、ヒトと同じ霊長類に属する動物が研究に貢献しています。
コモンマーモセット（学名Callithrix jacchus）は、霊長類でありながら体重350gぐらいの小型で取り扱いやすく、繁殖しやすいという特性があり実験動物として利用されています。コモンマーモセットでも、ヒトの病気の原因とされる遺伝子の変異をもつ遺伝子改変動物の作出が進められています。また、家族で行動する、父親や兄、姉が新生仔の育児を手伝うなど、ヒトと似た行動をすることから、アルツハイマー病やパーキンソン病、うつ病、統合失調症といった、マウスでは再現することが難しい脳の病気の症状や病気の進行を理解し、治療法を開発するための実験動物として期待されています。
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→公益財団法人 実中研 理事長の野村 龍太さんへのインタビュー記事はこちら
