カイストの研究チームが、薬物によって筋肉が損傷した後に腎障害へと至る過程を、実験室で精緻に再現できるバイオ微小流体システム（臓器チップ）を開発した。
カイストは、極小のチップ上に人体の臓器環境を実装し、筋肉と腎臓組織の相互作用を模擬する装置を構築したと5日に明らかにした。今回の研究には、チョン・ソンユン・シム・ギドンのカイスト機械工学科教授チームと、キム・セジュン盆唐ソウル大学病院教授らが参加した。
横紋筋融解症は、薬物服用などで筋肉が損傷し、その影響が腎機能低下や急性腎不全へとつながり得る疾患である。しかし、筋肉と腎臓が体内でどのように相互に影響し、同時に損傷されるのかを直接観察するには限界があった。
研究チームは、実際の人体に近い条件を整えるため、立体（3次元）筋組織と腎臓で中核機能を担う近位尿細管上皮細胞を一つのチップ内で接続できる構造を設計した。とりわけ今回の装置は、必要に応じて臓器組織を着脱できるプラグ・アンド・ソケット（plug-and-socket）方式のモジュール型微小流体チップである点が特徴だ。
この臓器チップでは、筋肉と腎臓の組織をそれぞれ最適な環境で個別に培養した後、実験が必要な時点でのみ両組織を接続して、臓器間の相互作用が起きるよう誘導できる。実験終了後は再び分離し、筋肉と腎臓の組織で生じた変化をそれぞれ独立に分析でき、損傷した筋肉から放出された毒性物質が腎臓に及ぼす影響を数値で確認できるよう設計した。
研究チームは当該プラットフォームを活用し、実臨床で筋損傷を誘発することで知られるアトルバスタチン（高脂血症治療薬）とフェノフィブラート（中性脂肪治療薬）を実験に適用した。その結果、チップ上の筋組織では、筋力発揮能力の低下や構造の破壊が見られ、筋損傷の程度を示す物質の数値が上昇するなど、横紋筋融解症の典型的な変化が観察された。
チョン・ソンユン教授は「筋肉と腎臓を同時に接続・分離できる組立式臓器チップにより、薬物誘発の筋損傷が腎障害へとつながる臓器間の連鎖反応を、実験室で初めて精密に再現した」と述べ、「今後、薬物副作用を事前に予測し、個別のカスタマイズされた薬物安全性評価へ拡張する基盤になり得る」と語った。
研究成果は国際学術誌『アドバンスト・ファンクショナル・マテリアルズ（Advanced Functional Materials）』に2024年11月に掲載された。
参考資料
Advanced Functional Materials(2025), DOI: https://doi.org/10.1002/adfm.202513519