生物医学

1912年、英国に生物医学研究所（ IBMS）が設立されました。設立から117年経った現在も、同研究所は存続し、疾病治療における主要なブレークスルーや、この分野におけるその他の画期的な成果に関する論文を定期的に発表しています。IBMSは現在、主に国民保健サービス（NHS）や民間研究所に勤務する約2万人の会員を擁しています。

1928年、イギリスの科学者アレクサンダー・フレミングは、世界初の抗生物質であるペニシリンを発見した。これは細菌感染症の治療を可能にしたため、生物医学における大きなブレークスルーとなった。

1926年、オーストラリアの医師マーク・C・リドウェル博士によって最初の人工ペースメーカーが作られました。この携帯型装置はコンセントに差し込まれていました。一方の電極は濃い食塩水に浸した皮膚パッドに当てられ、もう一方の電極は先端まで絶縁された針で構成されており、適切な心臓腔に挿入され、装置が作動しました。極性を切り替えるためのスイッチが組み込まれていました。ペースメーカーのレートは毎分約80～120パルスで、電圧も1.5～120ボルトで可変でした。^{[ 7 ]}

1930年代は生物医学研究にとって大きな時代でした。抗生物質がより広く普及し、ワクチンの開発が始まった時代だったからです。1935年、モーリス・ブロディ博士によってポリオワクチンのアイデアが提唱されました。ブロディは不活化ポリオワクチンを調製し、チンパンジー、自身、そして数人の子供に試験を行いました。ブロディのワクチン試験は、多くの被験者でポリオウイルスが活性化したため、うまくいきませんでした。多くの被験者が麻痺や死亡などの致命的な副作用を経験しました。^{[ 8 ]}

第二次世界大戦中および戦後、生物医学の分野では、技術と治療法の新時代が到来しました。例えば、1941年に泌尿器科医で癌研究者のチャールズ・B・ハギンズによって、前立腺癌に対する最初のホルモン療法が実施されました。ハギンズは、前立腺癌の男性から睾丸を摘出すると、癌が転移する場所も栄養源もなくなり、患者が寛解することを発見しました。^{[ 9 ]}この進歩により、侵襲性が低く、現在でも使用されているホルモン遮断薬の開発につながりました。この10年の終わりには、1949年にマウスで最初の骨髄移植が行われました。この手術はレオン・O・ジェイコブソン博士によって行われ、彼は骨髄がなく脾臓も破壊されたマウスに骨髄と脾臓組織を移植できることを発見しました。^{[ 10 ]}この処置は、現在でも現代医学で使用されており、数え切れないほどの命を救っています。

1950年代には、あらゆる分野で技術革新が見られましたが、最も重要なのは、現代医学につながる多くの画期的な発見があったことです。1953年3月6日、ジョナス・ソーク博士は、初の不活化ポリオワクチンの完成を発表しました。このワクチンは1954年にカナダ、アメリカ、フィンランドの約160万人の子供たちを対象に試験されました。1955年4月12日には、このワクチンの安全性が発表されました。^{[ 11 ]}

1950年代には、現代の分子生物学と臨床医学を再構築する基礎的なブレークスルーが見られました。1953年、ジェームズ・ワトソンとフランシス・クリックは、ロザリンド・フランクリンとモーリス・ウィルキンスのX線回折の研究に基づいて、 DNAの二重らせん構造を解明しました。^{[ 12 ]} 1953年12月、ボストンのブリガム病院で、ジョセフ・マレー博士は一卵性双生児間での初のヒト腎臓移植を成功させました。 ^{[ 13 ]} 1958年までに、ルーン・エルムクヴィストとアケ・セニングは、初の完全体内型心臓ペースメーカーを開発し、埋め込みました。^{[ 14 ]}

1960年代は、免疫学、分子生物学、臓器移植において大きな進歩が見られた時代であった。1961年、マーシャル・ニーレンバーグとハインリッヒ・マタイは遺伝暗号の最初のコドンを解読し、細胞機構が遺伝情報をどのようにタンパク質に変換するかを理解する道を開いた。^{[ 15 ]} 1967年、南アフリカの外科医クリスティアン・バーナードは、ヒトからヒトへの心臓移植を初めて成功させ、組織拒絶反応という初期の課題にもかかわらず、主要臓器の置換が可能であることを証明した。^{[ 16 ]}

1970年代に組換えDNA技術が登場し、生物医学研究を根本的に変革しました。1972年と1973年に、ポール・バーグ、ハーバート・ボイヤー、スタンレー・コーエンは、さまざまな生物のDNA分子を切断および接合する技術を開発し、現代バイオテクノロジーの基礎を築きました。^{[ 17 ]} 1975年には、ジョルジュ・コーラーとセザール・ミルスタインがモノクローナル抗体を生産するハイブリドーマ技術を開発し、診断アッセイと標的療法のための非常に特異的なツールを作成しました。^{[ 18 ]} 1970年代後半には、1979年に世界保健機関によって認定された天然痘の世界的根絶や、1977年のフレッド・サンガーによるDNAシーケンス法の導入など、公衆衛生上の大きな節目も見られました。 ^{[ 19 ] [ 20 ]}

1980年代の生物医学研究は、分子診断と遺伝子工学の急速な進歩によって特徴づけられました。1983年、Kary Mullisは、特定のDNA配列を指数関数的に増幅できる技術であるポリメラーゼ連鎖反応（PCR）を発明しました。PCRは、医療診断、法医学、分子遺伝学に革命をもたらしました。^{[ 21 ]}また、この10年間は​​、 1983年と1984年にLuc Montagnier、Françoise Barré-Sinoussi、Robert Galloによってヒト免疫不全ウイルスが特定された後のHIV/AIDS流行に対する生物医学的対応によっても特徴づけられました。^{[ 22 ]}さらに、1982年に承認された組換えヒトインスリンは、組換えDNA技術によって製造された最初の市販薬となりました。^{[ 23 ]}

1990年代はゲノミクスと再生医療の基礎を築いた。1990年には、ヒトゲノム全体のマッピングと配列決定を目標とする国際ヒトゲノム計画が正式に開始された。^{[ 24 ]}同年、W.フレンチ・アンダーソンが重症複合免疫不全症（SCID）の治療を目的とした、ヒト遺伝子治療の臨床試験が初めて承認された。 ^{[ 25 ]} 1996年には、イアン・ウィルムット率いる研究者らが、成体体細胞から哺乳類初のクローンを作製することに成功した。それは羊のドリーである。 ^{[ 26 ]}その直後の1998年には、ジェームズ・トムソンがヒト胚性幹細胞を分離し、再生医療と組織工学の新たな道が開かれた。^{[ 27 ]}

21世紀初頭は、生物医学におけるゲノム時代の幕開けを告げるものでした。2003年、ヒトゲノム計画はヒトゲノム配列の解読に成功したと発表し、ハイスループットゲノム研究と個別化医療戦略を可能にしました。^{[ 28 ]} 2006年、山中伸弥は誘導多能性幹細胞（iPSC）を発見し、成熟した成体細胞を胚組織を必要とせずに幹細胞のような状態に再プログラムできることを示しました。^{[ 29 ] [ 30 ]}また、この10年間には、従来の化学療法だけに頼るのではなく、悪性腫瘍の分子ドライバーを特異的に標的とするイマチニブ（グリベック）などの標的がん治療が広く採用されました。^{[ 31 ] [ 32 ]}

2010年代は、精密ゲノム編集と構造生物学の進歩によって特徴づけられました。2012年、ジェニファー・ダウドナとエマニュエル・シャルパンティエは、細菌のCRISPR-Cas9防御システムをプログラム可能な遺伝子編集ツールに応用し、遺伝子工学とトランスレーショナル医学に革命をもたらしました。^{[ 33 ]}さらに、免疫療法は腫瘍学における主要なパラダイムとして台頭し、 CAR-T細胞療法と免疫チェックポイント阻害剤の開発と臨床承認によって際立っています。^{[ 34 ] [ 35 ]}

COVID-19パンデミックに対する生物医学的対応は、高度なプラットフォーム技術の臨床実践への迅速な移行を浮き彫りにしました。SARS -CoV-2に対するmRNAベースのワクチンの開発と展開は、核酸治療薬の有効性を世界規模で実証しました。^{[ 36 ]} 2020年代はまた、人工知能が生物医学科学に大きく統合された時期でもあり、高精度のタンパク質構造予測、創薬の加速、生物学的分析のためのAlphaFoldなどの深層学習モデルがその例です。^{[ 37 ]}