動物福祉に配慮した取り組み：腫瘍研究プログラムにおけるラットおよびマウスの倫理的エンドポイント
近年、実験動物の「3R原則」（削減・代替・精緻化）を重視する声が増加している。倫理的・科学的・法的観点から、動物への悪影響を最小限に抑える適切な人道的終了基準の設定は、3Rの「精緻化」に不可欠である。研究の科学的目標が達成された時点での「実験終了基準」とは異なり、「人道的終了基準」とは、実験動物における疼痛や苦痛を予防・中止・緩和するべきタイミングを指す。
高品質ながん研究を実施するためには、適切な人道的終了基準を設けることで、非特異的な全身的影響を軽減し、結果の正確性を高めることが可能となる。がん研究プログラムにおける実験動物の健康と福祉は、何よりも優先されるべきである。
それでは、がん研究における動物実験の際、科学者はどのように人道的終了基準を決定するのか。一緒に学びましょう！
1. がん研究分野における生物医学的動物実験の人道的終了基準の決定方法
まず初めに、本稿で提示する人道的終了基準は、広く用いられている動物実験に基づくものである。各研究ごとに、実験の進行特性を考慮し、人道的終了基準を設定する必要がある。たとえば、発癌性試験では腫瘍の進行が著しい段階で終了できるが、一部の腫瘍は発達の後期に悪性変化を示すため、人道的終了基準を遅らせる必要がある。代表例として、発癌物質誘発性皮膚乳頭腫が挙げられる。
① 前もって実施する予備実験により、腫瘍の発達および進行の全容を把握することで、信頼性の高い正確な人道的終了基準の設定が可能になる。
特定モデルにおける人道的終了基準は、その腫瘍モデルの既知の病態生理を踏まえ、経時的に実証的に見直す必要がある。画像診断技術を活用することで、特定の腫瘍モデルにおける人道的終了基準をより明確に定義できる。影響因子を可能な限り特定し、動物福祉への影響を考慮した上で、早期の科学的判断を下す努力が不可欠である。腫瘍誘発死を故意に待つ行為は、許されない。
② 固形腫瘍の移植部位の選定は、許容可能な最大腫瘍負荷および適切な人道的終了基準に影響を与える。
(a.) 足裏、尾部、眼、骨などに腫瘍を移植する場合、動物の痛みや不快感が増す可能性があり、特別な取り扱いや早期の人道的終了基準が必要となる。特に感覚器や神経に近い部位に転移する腫瘍は、特に注意が必要である。
(b.) 体重減少は人道的終了基準として報告されている。脳腫瘍の研究が必要な場合（例：脳腫瘍の生物学的理解や治療法の開発）、MRIや発光イメージング（BLI）技術が有効である。
(c.) 橈筋内腫瘍は痛みを伴うことが多く、原発腫瘍の研究（例：肉腫）を目的としない限り、原発部位移植は行わないべきである。
③ 転換型動物（トランスジェニック動物）では、予期しない腫瘍発生部位の早期発見に特に注意を要する。
すべての内臓腫瘍と同様、臨床検査、体重測定、腹部触診、状態変化の観察が必要である。研究者、獣医師、飼育スタッフとの間で、人道的終了基準、専門的飼料管理、介入方法について、実験開始前に協議を行う必要がある。薬理動態試験や機能的イメージングなどの実験解析データを用いて、詳細な表現型情報を得ることで、妥当な終了基準の特定が可能となる。
2. 腫瘍負荷解析 — マウスおよびラットモデル
臨床現場では、腫瘍負荷とは腫瘍が体に与える被害の程度を指す。一般的には、腫瘍の大きさ、活動性、転移の有無、および腫瘍の部位による身体への被害度を評価する。腫瘍の大きさおよび負荷の評価は、人道的終了基準を決定する重要な根拠となる。
① 腫瘍負荷は、科学的有効性を確保する上で必要な最小限に抑えるべきである。
有効性試験は、持続的かつ統計的に有意な治療効果が得られた時点で終了すべきである。治療効果を評価する研究設計では、腫瘍体積を制御し、過大な腫瘍を避けるべきである。単純な移植や腫瘍組織の採取目的で用いる場合も、腫瘍の大きさは制限すべきである。いずれの場合も、動物の一般的な健康状態が最も重要な判断基準となる。動物への悪影響は、腫瘍の生物学的性質、移植部位、腫瘍の成長様式、および追加的な操作や治療の有無に依存する。
単一腫瘍を有する動物においては、通常の条件下でマウスでは平均腫瘍径が1.2 cm未満、ラットでは2.5 cm未満に抑えるべきである。治療前臨床試験の目的で用いる場合は、それぞれ1.5 cmおよび2.8 cmまでを上限とする。たとえば、左右対称に2つの腫瘍を有する動物では、単一腫瘍の上限負荷に相当するように腫瘍サイズを縮小すべきである。同様に、多発性腫瘍を発症する可能性のあるトランスジェニック動物、または紫外線や化学発癌物質に暴露された皮膚に腫瘍を誘発する実験でも、同様の制限を設けるべきである。上記推奨値を超える必要がある場合は、厳密な科学的評価を経ること。
② 表在性腫瘍の大きさ測定には、マイクロメーターを用いる方法が簡便かつ有効である。
測定技術者が熟練しており、研究期間を通じて同一人物が担当することで、測定バイアスを最小限に抑えることができる。治療効果は、腫瘍成長率の変化、再増殖の遅延、細胞生存率（クローンアッセイで測定）または適切なサロゲートマーカーによって評価できる。研究終了時に腫瘍を摘出し、重量を測定することで、体積や質量の変化による誤差を低減する補完的エンドポイントとして活用できる。
③ 予備実験およびサロゲートマーカーの観察は、有効な補助手段となる。
内臓癌、全身性リンパ系腫瘍、または転移性疾患の腫瘍負荷を評価することは困難である。予備実験として少数の動物を用いて、腫瘍発達の動態やパターンを把握し、臨床症状を予測し、人道的終了基準を特定することが重要である。リンパ腫や白血病の負荷評価には、バイオマーカーや循環腫瘍細胞をサロゲートとして用いることができる。リアルタイムイメージングを用いたこれらのサロゲートのモニタリングは、効果的な補助手段となる。疾患の発症を特定するためには、適切な生化学的・病理学的指標、遺伝子工学的レポーター系、または画像診断技術を用いるべきである。継続的な人道的終了基準の評価は、動物の一般的な状態、触知可能な腫瘍、および後肢の無力化や麻痺といった特定の兆候に基づいて行われるべきである。
図2. 前臨床がん研究における体内イメージングの例 [1]
3. 直ちに介入が必要な動物の症状
一般的に、以下の臨床症状は、重大な副作用の兆候として認識される。これらは良好に設計された実験研究では稀な症状であるが、回避すべきである。このような重度症状が確認された時点で、直ちに人道的終了基準を適用し、他の研究動物についても厳密な観察を行うべきである。
直ちに介入が必要な動物の臨床症状：
❖ 24～48時間連続して摂食・摂水が行われない状態、体重減少または脱水が生じる。
❖ 成獣マウスにおいて、実験前または同齢の対照群と比較して、72時間以内に20%または15%以上の持続的・急速な体重減少。ただし、一部の腫瘍では体重は良好な指標とはならないため、筋萎縮や消耗を評価指標とするべきである。体調スコア（Body Condition Score）は筋肉量の低下を評価する上で非常に有用である。
❖ 持続的な低体温。
❖ いずれかの自然孔から血性または膿性の排泄物が出現する。
❖ 呼吸困難、特に鼻水やチアノーゼを伴う場合。
❖ 淋巴節または脾臓の腫大。
❖ 後肢の麻痺または無力化。
❖ 貧血、足部の蒼白や血液学的マーカーによる症状。
❖ 明著な腹部膨満または腹水が、同齢対照群と比較して体重の10%以上を占める。ただし、この指標は正確な測定が困難であり、腹囲の測定に置き換えることができる。通常、20%程度の増加が許容範囲とされ、妊娠時と同程度の体形変化と見なす。
❖ 48時間以上にわたる排尿失禁または下痢。
❖ 移動を妨げる、異常な鳴き声、行動異常、または機能障害を引き起こす腫瘍。
また、固形腫瘍の場合は、潰瘍、周囲組織の腫脹、およびカセキキア（重度の体重減少）を人道的終了基準の評価に含めるべきである。潰瘍は表在組織の壊死の典型的な所見であり、乾性、膿性、または滲出性を呈する。48時間以上持続する皮膚破壊または滲出は、人道的終了基準と見なすことができる。一部の腫瘍（特に感覚器に近い部位に発生するものや、広範囲の壊死を伴うもの）は、客観的な基準が乏しいにもかかわらず、動物に著しい苦痛を及ぼす可能性がある。このようなケースにおける疼痛評価をより適切に行うための基準を確立するためのさらなる研究が必要である。
結論：
人道的終了基準は、研究開始前に明確に定義し、動物福祉を守るための措置を講じる必要がある。特にトランスジェニック系など、特定モデルにおける腫瘍発達の程度を把握するための予備実験は、がん研究における人道的終了基準戦略を立案する上で、必要な表現型データを得るために不可欠である。実験目的が達成されたかどうかに関わらず、動物福祉は人道的終了基準を通じて守られるべきである。科学的目標のために必要な動物の苦痛が超過した場合、科学的目標が達成された（または達成不可能となった）場合、または実験結果の品質が維持できなくなった場合である。
参考文献：
[1] P Workman, E O Aboagye, F Balkwill, et al. Guidelines for the welfare and use of animals in cancer research[J]. British Journal of Cancer (2010) 102, 1555 – 1577.
