トピックス

ブロックチェーン技術を用いた臨床開発（Clinical Trial using Blockchain）

上野 太郎

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はじめにサスメド（株）

局の承認を取得することで製品販売を行う。治験は「医薬品の臨床試験の実施の基準に関する省令 : GCP 省令

2020 年 6 月，New England Journal of Medicine と（Good Clinical Practice）」を遵守した形で実施すること

Lancet は COVID-19 に関する掲載論文を相次いで取りが求められる。GCP 省令は 1964 年に採択されたヘル

1,2）。取り下げられた論文は，Surgisphere 社がシンキ宣言を基にしており，「被験者の人権，安全およ世界中の医療機関から収集したとされる 96,000 人のび福祉の保護」「臨床試験の科学的な質の確保」「臨床試

COVID-19 感染による入院患者のデータベースを元にし験の成績の信頼性の確保」を確保することを目的としてていたが，提供元とされる医療機関の存在が不透明でいる。

下げたあるほか，国として報告されている人数以上の死亡者

臨床開発は，製薬企業や医療機器メーカーが CRO（医数が含まれるなどデータの信頼性に疑義が生じている。

薬品開発業務受託機関）や SMO（治験施設支援機関）にWHO は当該論文を根拠として治療薬の臨床試験に関す業務を委託して行われることが近年多くなっている。

る方針を打ち出しており，国際的なパンデミック対策

CRO はガイドラインに沿ってモニタリングやデータマが信憑性の低いデータを元にしてなされていたことになネジメント，実施計画書や症例報告書の作成といったる。国内における臨床試験データ改ざん事例ではディオ業務を受託する。SMO は治験を実施する医療機関の支バン事件が代表例に挙げられるが，対象論文におけるエ援業務を行い，事務局の運営補助や治験参加者の募集なンドポイントの平均値と分散がランダム化比較試験の両どを行う 。製薬業界では医薬品開発の難易度が増加し群で一致していることから疑義が生じ，論文取り下げにており，新薬の開発コストは増加の一途で，1 剤当た3）至っている 。これらは掲載論文におけるデータの整合りの開発コストが 1970 年代には 1 億 7 千 9 百万ドル

性に対する疑問から問題が明らかになった一方で，整合だったのに対し，2000 年以降は 25 億 5 千 8 百万ドル性を維持したままデータ操作が行われる可能性もあり，と 14 倍以上に膨れ上がっている。IT 業界では「半導体その際には不正の検出は困難となることが考えられる。の集積率は 18 ヶ月で 2 倍になる」という指数関数的な

本稿では，ビットコインなどの仮想通貨で先行して用い性能向上を表す現象として Moore の法則が有名なのにられてきたブロックチェーン技術を臨床開発に活用する

対して，医薬品産業においては「研究開発費当たりの承ことにより，医療データの信頼性をシステムによって担認される新薬の数が 9 年ごとに半減する」という現象保する取り組みについて解説する。

を皮肉って，Eroom の法則（Moore の法則の逆さ読み）
4）と指摘されている 。

2

医療分野における臨床開発

医薬品・医療機器・食品（特定保健用食品）・化粧品の開発においては，治験などの臨床開発を通じて規制当

3

臨床試験データの信頼性確保

臨床試験は上記のように医薬品等の承認を目指して有PHARM STAGE Vol.20, No.5 20201

トピックス
効性・安全性の評価を行うものであり，そのデータは医タや医療データ（EHR・EMR）の管理，臨床試験データ療現場における治療法選択の基礎となる。一方で，臨床の管理などへの応用が想定されている。ブロックチェー

試験データは製薬企業等にとって製品の販売促進に働き

ン技術の医療応用に関する医学論文は特に 2018 年以うるため，臨床試験の依頼者と利益相反の関係にある。

降急増しており，米国国立医学図書館が提供する医そのため，臨床試験データの管理については正確性と完学・生物学分野の学術文献検索サービスである PubMed

全性が求められ，GCP 省令の遵守が課されている。し（https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed）で Blockchain

かしながら，臨床試験データの改ざんは度々問題となっをキーワードとして検索すると，2020 年 7 月時点でており，2007 年から 2012 年にかけて発表された高血335 件の論文がヒットするが，うち 317 件は 2018 年

圧治療薬であるディオバンの臨床研究では，資金提供元以降に出版されたものである。これらの論文は主に欧であるノバルティスファーマ社の社員がデータ改ざんに米・中国から発表されており，海外においてブロック5）関わっていたことが明らかになっている 。発表された

チェーン技術の医療応用が注目されていることが分か不正論文では脳卒中等のリスクを低減する効果が主張る。これらの諸外国では中央省庁・規制当局もブロックされており，臨床研究結果を元にディオバンの販売促チェーン技術の医療応用に乗り出しており，米国 FDA進が行われた結果，不正発覚までの間に日本国内で年間は偽造薬の防止を目的として医薬品サプライチェーン1000 億円超を売り上げることとなった。のブロックチェーン技術による管理や，臨床試験デーディオバン事件を受けて，製薬企業の資金提供を受けタの管理への応用を進めている。米国の医薬品サプラて実施する臨床研究についても，特定臨床研究と位置付

イチェーンセキュリティ法では，2023 年までに製品をけることにより，治験と同様にモニタリング・監査を義パッケージレベルで追跡可能なシステムを導入すること

務付ける臨床研究法が 2017 年に可決され，2018 年かを規定しており，ブロックチェーン技術の応用を検討すら施行されている。臨床研究法の施行により，利益相反る実証実験が行われている。実証実験の報告が 2020 年やデータのマネジメントが強化された一方で，モニタリ

1 月に公表され，ブロックチェーン技術が医薬品サプラング等にかかる費用が格段に増加することとなり，日本イチェーンの管理に応用可能であることと併せて，シス国内における臨床研究実施数が減少していることも指摘

テム間連携のための互換性が今後の課題とされた。日本

されている。臨床研究・治験の停滞は，日本において医国内の医薬産業における動きとしては，日本製薬工業協

薬品・医療機器の承認の遅れ（ドラッグラグやデバイス会の医薬品評価委員会データサイエンス部会において，ラグ）の原因となり，適切な医療を国民が受ける上での2019 年度のタスクフォースとしてブロックチェーン技障害となりうる。

術が取り上げられ，成果物が公開されている 。

42

医療分野におけるブロックチェーン技術の応用6）5

臨床開発におけるブロックチェーン技術の応用

ブロックチェーン技術は P2P ネットワークやハッシュブロックチェーン技術の医療分野における応用は，上関数，デジタル署名，コンセンサスアルゴリズムなどの記のように様々な議論が行われているが，その必要性に技術を組み合わせることにより，データの改ざん耐性やついては十分に検討する必要がある。既存のシステムで耐障害性をシステムとして担保する技術である。ビットはなく，新規にブロックチェーン技術を採用するためにコインなどの仮想通貨で先行して用いられてきたブロッは，特定領域における問題に対して，ブロックチェーンクチェーン技術はパブリック型と呼ばれるものである技術が適切な解決策になっていることが必須である。ブが，コンソーシアム型のブロックチェーンは医療分野へ

ロックチェーン技術の必要性の是非を議論した論文におの応用も期待され，活用が始まっている。具体的には，いて，判断フローチャートが示されており，大半の場面医薬品のサプライチェーンや保険請求の管理，健康デーでブロックチェーン技術の必要性は乏しいことが指摘さ

PHARM STAGE Vol.20, No.5 2020

トピックス7）

れている（図 1） 。特に，データの信頼性に疑義が生発における既存の問題に対する解決策となりうると考えじうる可能性があるか（データ改ざんにインセンティブられる。我々は臨床試験データの信頼性担保をブロックが働くか），信頼できる第三者が容易に利用可能かといっ

チェーン技術で行う際に必要となる複数特許を取得する

た観点は，ブロックチェーン技術の必要性を判断する上とともに，システムへの実装と臨床試験での活用を実施で極めて重要となる。さらに，現時点におけるブロックした。

チェーン技術ではブロック上に書き込めるデータ量や，臨床開発におけるブロックチェーン技術の応用を行う

単位時間当たりのトランザクションといった技術的制約にあたり，要件にあった基盤技術の選定を行う必要があも存在することから，アプリケーションとしての有用性・る。Bitcoin などの仮想通貨アプリケーションでは不特実現性を見極めることも必要となる。

定多数の参加者を想定したパブリック型ブロックチェー

我々はブロックチェーン技術の医療応用として，特にンが採用され，トランザクションの確定のために PoW :臨床試験データの信頼性担保に使用することを目的に，Proof of Work のコンセンサスアルゴリズムなどが用い2016 年より研究開発を行っている。前述のように，臨られる。パブリック型ブロックチェーンでは一切の中央床試験データは試験の依頼者と利益相反が存在し，過集権的機関を持たず，PoW によるトランザクションの去にも多くのデータ改ざんの問題が生じている。さらインセンティブ設計がされているといった利点がある一に，外部委託機関としての CRO はモニタリング業務が方で，PoW に多大な電力量が必要となることやブロッ人の眼に依存しているために高コストになっている。加クの生成に時間がかかるためにトランザクション量にえて，臨床試験に参加する被験者は，実臨床の医療デー制限が生じるといった問題が存在する。一方，複数の信タ管理（EHR・EMR）に比べて人数が限られることか頼性の高いノードが合意形成を行う仕組みとして，コンら，トランザクションなどの現在のブロックチェーン技

ソーシアム型ブロックチェーンが開発されている。コン術における技術的な制約が問題になりにくい。これら条ソーシアム型ブロックチェーンでは登録されたノードの件をブロックチェーン技術の必要性判断のフローチャー

みで P2P ネットワークを構成し，トランザクションのトに照らして鑑みると，ブロックチェーン技術が臨床開確定のために膨大な計算が必要な PoW ではなく，PBFT状態保存が必要か？

はい

いいえ

記録者は複数人？
いいえ

はい

第三者機関が使用可能？
はいいいえ

記録者は既知？

いいえ

自由参加型
ブロックチェーン

はい記録者は信頼可能？
はいいいえ公開検証が必要？

はい

許可型パブリック
ブロックチェーン

いいえ

許可型プライベート
ブロックチェーン

ブロックチェーンは不要

図1

ブロックチェーン技術の必要性判断フローチャート（Wust & Gervais, 2018 より改変）

PHARM STAGE Vol.20, No.5 20203

トピックス: Practilcal Byzantine Fault Tolerance などのコンセンサ

録された医療情報の真正性は担保される一方で，その前スアルゴリズムが用いられる。これにより，ブロック生段階における不正はブロックチェーン技術単独では防ぐ成に要する時間を短縮することが可能であり，IBM がことはできない。臨床試験データの真正性を示すために中心になって開発している OSS 基盤である Hyperledger

は，システム全体での耐改竄性を保証することが必要と

Fabric で は，3,000 〜 20,000 TPS（transactions perなる。そこで，ブロックチェーンネットワークに登録さsecond）を実現している。臨床開発においては，医療れる過程においてシステムの脆弱性を補完することを目

機関や規制当局，依頼者（製薬企業や医療機器メーカー），的として，中継サーバのセキュリティ担保ならびにクラCRO, SMO といった特定の参加者が臨床試験に参加する

イアントにおけるなりすまし防止機能を開発し，ブロッ形であり，不特定多数の参加者を想定する必要がないた

クチェーンネットワークと組み合わせる形で実装した

め，我々はコンソーシアム型ブロックチェーンを採用し（図 3） 。

9）ている。コンソーシアム型ブロックチェーンの中におけ

さらに，開発したシステムを，国立がん研究センターるブロックチェーン基盤の選定にあたっては，これまでとの共同研究で開発した乳がん患者向けアプリの臨床研の実績ならびに OSS 開発のコミッターの状況を鑑みて，究において採用し，実際の臨床研究で運用した結果を発Hyperledger Fabric を採用することとした。

表した10）。本システムではブロックチェーンネットワー

クや中継サーバにおけるセキュリティ担保，クライアン

ブロックチェーン技術を用いた臨床試験の実証

トのなりすまし防止策といった前述の対策に加えて，IPまずはじめにスマートフォン経由で得られた医療情クラウドサーバーにおけるマルチアベイラビリティゾー報を，Hyperledger Fabric（開発当時 ver 0.5）を実装

ンでのネットワーク設計，オートスケーリングとヘルスしたブロックチェーンネットワークに登録するとともチェックによる自動復旧の設定，データのキューへの保に，得られたデータの改ざんが棄却され正しいデータ存とポーリングといったさらなるシステムの強化を実装が保全されること，ならびにブロックチェーンネットした。本システムの頑強性は 2019 年 8 月 23 日に発生ワークのノードダウンに対する耐障害性を有することをした東京リージョンにおける大規模障害において，ゼロ68）示した（図 2） 。ブロックチェーンネットワークに記（a）

アドレス制限や通信暗号化によるセキュリティの向上，ダウンタイムを達成することによっても証明された

（b）

MSVP0

スマートフォン

VP1

認証
トランザクション要求
合意形成

VP2

VP3

height : Nheight : N ＋ 1

height : N ＋ 2

currentBlockHash

currentBlockHash

currentBlockHash

previousBlockHash

previousBlockHash

previousBlockHash

statehashstatehashstatehashstate (database)state (database)state (database)

VP : Validating Peer
MS : Membership Service

図24

ブロックチェーン技術を用いた医療データの信頼性担保（Ichikawa et al., 2017 より改変）（a）スマートフォンで取得した医療データを管理するブロックチェーンネットワーク（b）ブロックチェーンネットワークにおける医療情報のブロック構成

PHARM STAGE Vol.20, No.5 202011）。

トピックス専用スマホアプリ

認証サーバー

中継サーバー

ブロックチェーンネットワーク

秘密文字列を作成／保持組織 A［Data］＋［秘密文字列］−＞ハッシュ値［Data］＋［秘密文字列］＋［前のハッシュ値］−＞ハッシュ値

組織 B［Data］＋［秘密文字列］＋［前のハッシュ値］−＞ハッシュ値

組織 C・・・

図3

ブロックチェーンネットワークに至る前段階における信頼性担保のための技術開発と実装（Motohashi et al., 2019 より改変）

当該障害によって，EC サイトや決済サービス，ゲームチェーンネットワーク自体は継続的に稼働しており，そアプリが全国で使用できないといった影響が発生した。の後，オートスケーリングとヘルスチェック設定により，我々のシステムではブロックチェーンネットワークの残存するアベイラビリティゾーンにノードが自動復旧さノードの一部が同様に影響を受けたものの，ブロックれ，ゼロダウンタイムでのシステム正常化を達成することが可能であった（図 4）。さらに，臨床試験データの真正性についても，ブロックチェーンネットワークのみ

Auto Scaling Group を活用した耐障害性担保
Availability Zone A

Availability Zone B

ならず，中継サーバやクライアントにおいて悪意ある攻撃がなされた際にも本来のデータが復元可能であることが示された。なお本取り組みは，生産性向上特別措置法に基づく内閣府による規制のサンドボックス制度の認定

Auto ScalingGroupを受け，厚生労働大臣・経済産業大臣の認可の元，実証

ノード

ノード

Availability Zone A 故障試験として実施している。

7

おわりに新規医療技術の開発で実施される臨床試験の場面で，Availability Zone A

Availability Zone B

データ改ざんの問題とコストの問題は医療産業においてこれまで課題とされ，COVID-19 のパンデミックの最中にも問題が顕在化している。我々は医療分野における開発を進める中で，臨床開発におけるブロックチェーン技術の利用可能性に着目し，研究開発を続けてきた。本技術を活用することで，医療機関や医薬品産業，省庁と連

図4

AWS 東京リージョンで発生した大規模障害における耐障害性（Hirano et al., 2020 より改変）携しながら効率的かつ信頼できる臨床開発を実現することが可能になると考える。ブロックチェーン技術を用いPHARM STAGE Vol.20, No.5 20205

トピックス
たデータの信頼性担保による臨床開発の効率化は，将来の社会保障費の最適化・持続可能性にも寄与することが期待される。

参考文献
1）Retraction : Cardiovascular Disease, Drug Therapy, and Mortality in
Covid-19. N Engl J Med. DOI : 10.1056/NEJMoa2007621. (2020)
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a macrolide for treatment of COVID-19 : a multinational registry
analysis. Lancet. DOI : 10.1016/S0140-6736(20)31180-6. (2020)
3）Concerns about the Jikei Heart Study. Lancet. DOI :10.1016/S0140-6736 (12) 60599-6. (2012)4）Scannell, J. W., Blanckley, A., Boldon, H. & Warrington, B.
Diagnosing the decline in pharmaceutical R&D efﬁciency. Nature
Reviews Drug Discovery vol. 11 191-200 (2012)
5）McCurry, J. Former Novartis employee arrested over valsartan
data. Lancet 383, 2111 (2014)6）日本製薬工業協会 医薬品評価委員会 データサイエンス部会 2019年度

タスクフォース 1

Blockchain チーム「ブロックチェーンって，なに？」http://www.jpma.or.jp/medicine/shinyaku/tiken/allotment/block̲
chain.html
7）Wust, K. & Gervais, A. Do you Need a Blockchain? 2018 Crypto
Valley Conference on Blockchain Technology (CVCBT) (2018) doi :10.1109/cvcbt.2018.00011
8）Ichikawa, D., Kashiyama, M. & Ueno, T. Tamper - Resistant Mobile
Health Using Blockchain Technology. JMIR Mhealth Uhealth 5,e111 (2017)9）Motohashi, T. et al. Secure and Scalable mHealth Data Management
Using Blockchain Combined With Client Hashchain: System Designand Validation. J. Med. Internet Res. 21, e13385 (2019)10）Hirano, T. et al. Data Validation and Veriﬁcation Using Blockchain
in a Clinical Trial for Breast Cancer: Regulatory Sandbox. J. Med.
Internet Res. 22, e18938 (2020)11）Amazon Web Services 東京リージョン（AP-NORTHEAST-1）で発生した Amazon EC2 と Amazon EBS の事象概要 2019 年 8 月 28 日
https://aws.amazon.com/jp/message/56489/

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