インビボとインビトロの違いは何ですか?

この記事では、両方の用語を定義し、それらが医学研究にどのような影響を与えるかについて説明します。

定義

インビトロはラテン語で「ガラスの中」を意味します。研究者が生体外で行う医療処置、検査、実験について説明しています。 in vitro 研究は、試験管やペトリ皿などの制御された環境で行われます。

インビボとはラテン語で「生体内」を意味します。これは、研究者が人、実験動物、植物などの生体全体に対して行うテスト、実験、手順を指します。

例

研究者は、in vivo および in vitro の方法論を使用して、病気、疾病、人体に関する知識を進歩させています。

科学的研究では、研究者はこれらの方法の一方または両方を使用して仮説を検証できます。

インビトロ

in vitro 試験は実験室で行われ、通常は培養中の微生物やヒトまたは動物の細胞を研究することが含まれます。この方法論により、科学者は、生物全体に存在する混乱や潜在的な交絡変数を使用せずに、特定の細胞におけるさまざまな生物学的現象を評価することができます。

インビトロ試験は簡単な研究方法です。研究者は、動物や人間の試験よりも詳細な分析を実行し、より多くの in vitro 被験者の生物学的影響を調べることができます。

ただし、ペトリ皿や試験管は in vitro 検査用の制御された環境を提供しますが、生体の内部で起こる条件を再現することはできません。

その結果、これらの結果は必ずしも生物全体の反応を予測するものではないため、in vitro データを慎重に解釈する必要があります。

in vitro 検査の例には、医薬品検査や不妊治療などがあります。

医薬品検査

医薬品候補とも呼ばれる新薬は、臨床試験に入る前に体外試験を受けます。

in vitro 前臨床試験では、研究者は標的細胞を新規薬剤に曝露し、その効果を監視します。 in vitro 試験は、新薬に毒性や発がん性の影響があるかどうかを特定するのに特に役立ちます。

2018年の研究では、イタリアの研究者らは、有望な新しいがん治療法である酸化モリブデンナノ粒子の毒性作用を監視するために体外試験を使用しました。ナノ粒子は、通常サイズが 1 ～ 100 ナノメートルの小さな、または超微細な粒子です。

2017 年のある研究の著者らは、インビトロモデルを使用して個別化されたがん治療の選択肢を特定しました。

この研究では、研究者らは2つの子宮腫瘍と2つの結腸腫瘍から細胞を収集した。彼らは、生物学、ロボット工学、およびデータ処理を組み合わせて、単一の標的細胞上で数千の異なる生物学的化合物をテストするハイスループット薬物スクリーニングを使用して、これらの腫瘍細胞を分析しました。

分析により、各細胞サンプルに特有の効果的な薬剤および薬剤の組み合わせが特定されました。

不妊治療

体外受精（IVF）は、体内ではなく研究室で受精を行う不妊治療の一種です。

体外受精では、卵巣から 1 つ以上の卵子を取り出し、提供された精子の入ったペトリ皿にそれらを置きます。受精は通常 3 ～ 5 日以内に行われます。

医療専門家は、得られた胚を子宮に移植します。

生体内

良好な前臨床結果にもかかわらず、薬剤候補の約 30% が有害な副作用を引き起こすため、ヒトでの臨床試験に失敗しています。さらに 60% では望ましい効果が得られません。

in vivo 検査、特に臨床試験は、一般的な医学研究にとって重要な側面です。 in vivo 研究は、生体全体における特定の物質の影響や病気の進行に関する貴重な情報を提供します。

in vivo 試験の主な種類は、動物研究と臨床試験です。

動物研究

研究者は動物実験を利用して、さまざまな病気のプロセスの根底にあるメカニズムを解明し、新たな治療法の安全性を評価しています。

動物研究は、体外実験と人体実験の間の一種の中間点として機能します。ほとんどの動物研究では、遺伝的にほぼ同一の実験室で飼育されたマウスまたはラットが使用されます。その結果、研究者は複雑な生物体内のさまざまな生物学的影響を監視できるようになります。

遺伝的に類似した被験者を実験室環境でテストすることにより、臨床試験では存在しないある程度の制御が可能になります。

臨床試験

薬剤候補がインビトロおよび動物実験で安全かつ有効であると思われる場合、研究者は臨床試験を通じてヒトでのその効果を評価します。

研究者は新薬の効果をプラセボの効果と比較することがよくあります。

多くの人は、ランダム化比較試験 (RCT) が医薬品試験のゴールドスタンダードであると考えています。すべての RCT にはランダム化と対照が含まれなければなりません。

ランダム化では、研究者は参加者を治療グループまたはプラセボグループのいずれかにランダムに割り当てます。

対照群では、研究者は新薬または介入を受けた参加者の結果を対照群の参加者の結果と比較します。対照群の参加者は、プラセボや旧型の新薬などの代替治療を受けます。

研究者は、試験が終了するまで実験に参加する参加者に影響を与える可能性のある情報を差し控えることによって、RCT を「盲検化」することを選択する場合があります。

盲検RCTでは、参加者が自分がどの治療グループに属しているかを区別できないように、治療薬とプラセボを同一のカプセルに分配することが含まれる場合があります。

盲検化には、参加者だけでなく研究チームのメンバーからも情報を差し控えることも含まれる場合があります。これは二重盲検として知られています。

盲検化は、研究の設計や結果の妥当性を危うくする可能性のあるバイアスや系統的エラーを軽減するのに役立ちます。

まとめ

in vitro および in vivo 研究は、生物医学研究のすべての段階に貴重な情報を提供します。

研究者は、薬物相互作用や疾患プロセスを細胞レベルで調べるための基礎研究に in vitro 法をよく使用します。

インビボ研究は、生体内の生物学的反応をモニタリングすることにより、インビトロ研究のデータを拡張します。