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複数の薬剤をコントロールして放出できるスマート包帯を開発|ネブラスカ大学リンカーン校、ハーバード大学医学部、MIT【論文・エビデンス】




■複数の薬剤をコントロールして放出できるスマート包帯を開発|ネブラスカ大学リンカーン校、ハーバード大学医学部、MIT

複数の薬剤をコントロールして放出できるスマート包帯を開発|ネブラスカ大学リンカーン校、ハーバード大学医学部、MIT
複数の薬剤をコントロールして放出できるスマート包帯を開発|ネブラスカ大学リンカーン校、ハーバード大学医学部、MIT

参考画像:Smart Bandage|YouTubeスクリーンショット

ネブラスカ大学リンカーン校のプレスリリースによれば、ネブラスカ大学リンカーン校、ハーバード大学医学部、MITの研究者らは、感染を防止するための抗生物質や組織再生増殖因子、鎮痛剤などの複数の薬剤を収容し、放出できるスマート包帯を設計しました。

Smart Bandage

「薬の飲み忘れ」を根本から解決!複数の薬を異なる速度で自在に放出できるゲルの開発に成功|東京農工大学で取り上げた「複数の薬を異なる速度で自在に放出できる」というアイデアに導電性繊維を加えた、面白い包帯ですよね。

また、この包帯にはグルコースやpHといった他の健康関連指標を測定することができる糸ベースのセンサーを組み込むことで、自律的に治療を行う包帯を目指しているそうです。

【肌の上のラボ】汗を分析するデバイスで病気診断|ノースウエスタン大学では、Glucose(ブドウ糖)、pH(酸性・アルカリ性の度合い)、Lactate(乳酸)、Chloride(塩化物イオン)を分析し、水を飲むタイミングや電解質を補給するタイミングを知らせることができるデバイスの開発というニュースを紹介しましたが、この機能を包帯に組み込もうとしているようですね。




■まとめ

最近では、ファッションアイテムにセンサーを織り込む技術が開発されています。

●ソックスの生地に温度センサーを織り込む

siren care
siren care

参考画像:[500 STARTUPS DEMO DAY 2016] BATCH 18, Siren Care|スクリーンショット

SIREN CARE|糖尿病患者の足の炎症や傷害を温度センサーでリアルタイムに見つけるスマートソックスでは、温度センサーをソックスに織り込み、糖尿病患者が炎症や傷害をリアルタイムで検出するスマートソックス(靴下)を紹介しました。

●Project Jacquard|伝導性繊維をあらゆるファッションアイテムに織り込むプロジェクト

Project Jacquard: Making the Jacket

グーグル・Project Jacquardの「衣服ハック」

(2016/1/13、wired)

プーピレフのアイデアの正式名称は「Project Jacquard」(プロジェクト・ジャカード。その名称は伝統的な機械織りの技法にちなんでいる)。その目標は、伝導性繊維を地球上のすべての衣類と布に織り込んで、タッチセンサーや触覚フィードバックなどの機能を、ジーンズからクルマのシート、カーテンに至るまで、あらゆるものに搭載することだ。

「センサーを素材として生地に織り込むことができれば」とプーピレフは言う。「それはエレクトロニクスからの解放を意味する。身の回りにあるベーシックな素材をインタラクティヴにできるのだ」

グーグルの先進技術プロジェクト部門、ATAP(Advanced Technology and Projects)が取り組んでいるのが「Project Jacquard」という伝導性繊維をあらゆるファッションアイテムに搭載できるような技術の開発です。

伝導性繊維をあらゆるファッションアイテムに搭載できるようになるとどうなるでしょうか?

プーピレフはそれが意味することを想像し始める。着替えていることを電話が認識し、蝶ネクタイを結ぶと同時にUberでクルマを呼んでくれたらどうだろう? ランニングシューズを履くと同時に、自動的に運動記録が開始するとしたら? あるいは服の袖を一度軽くスワイプしただけで通話ができ、相手の声も聞こえるとしたら?

いま私たちが使っているスマホやウェアラブルデバイスの操作を服に触れるだけでできるようになるのです。

しかし、伝導性繊維を開発しても問題になるのは、現実の製造工程に組み込めるのかどうかです。

製造の現場に飛び込んだイヴァン・プーピレフはその製造工程の過酷さ(伝導性繊維にとっての)を目の当たりにします。

「飛び出た余分な糸の繊維を除去するために、直火にかけるなどというプロセスすらあった」と彼は言い、その荒々しさに首を振る。「そんなことが行われているとは知らなかったが、それはほんの一例に過ぎない。伸ばして水に漬け、ホットプレスにかけ圧縮する。布の種類によっては金属の爪で引き裂くことすらある。電子部品(を組み込む)とすれば、致命的だ」

製造工程では火にかけたり、水につけたり、圧縮したりするなど電子部品を組み込んだ電導性素材にとっては様々な課題が見つかりましたが、編み込みの技術や製造工程に取り入れる方法について解決していったそうです。

プーピレフは、服の袖を全面液晶ディスプレー化するという自分の夢を笑いつつ、それを本当に実現するのに関心をもつ誰かと協力することの重要性を熱っぽく語った。

脈拍数や血液中の酸素濃度などを表示し、肌に貼れる有機ELディスプレイを開発|東大で紹介した東京大学の染谷隆夫教授らの研究グループは、センサーで検知した脈拍数や血液中の酸素濃度を表示できる、肌にフィットして貼っていることに気付かないほど違和感なく装着できる有機ELディスプレイを開発したそうですので、服の袖を全面液晶ディスプレイ化するのもそう遠くない未来かもしれません。

●電導性のあるインクを使って生地を電子回路化

独自に開発した電導性のあるインクを使い、生地をワイヤレスな電子回路化するブランド「Loomia」

(2016/10/26、DiFa)

生地に特殊なインクでプリントされた電子回路は、もとのサイズから約2倍も引き伸ばすことが可能。柔軟性と伸縮性をもったスマートファブリックは、テクノロジーを使ったファッションデザインの可能性を大きく広げることになりそうです。

Loomia(ルーミア)」は、電子回路を布地に織り込むのではなく、電導性のあるインクを使って生地を電子回路化しています。

電子回路を布地に織り込む技術なのか、インクを使って布地を電子回路化するのか、それとも全く違った発想のものが出てくるのか、楽しみですね。

ファッション×テクノロジーは面白い研究が多く、着用するだけで心拍・心電位などの生体情報を取得できる機能素材があったり、バイオロジーを活用したトレーニングスーツ・ランニングシューズなどの研究が進んでいます。

●着用するだけで心拍・心電位などの生体情報を取得できる機能素材がある

着るだけで心拍数を測れる新素材 NTT・東レが開発によれば、NTTと東レは、心電計や脈拍計の電極の代わりに使える衣料用の新素材を共同開発していますし、心拍・心電位などの生体情報を取得できる機能素材「HITOE」を使ったウェア「C3FIT IN-PULSE」を活用して不整脈の臨床研究|東大病院・ドコモによれば、潜在的な不整脈検知が有効であるかを検証することを目的として、着用するだけで心拍・心電位などの生体情報を取得できる機能素材「hitoe」を活用したウェア「C3fit IN-pulse(シースリーフィットインパルス)」を活用し、長時間にわたる心拍と心電位計測を行う研究も行なうそうです。

【関連記事】

今回のスマート包帯のように、傷口を守りながら、皮膚の状態をモニタリングして、自律的にセンサーが判断して、複数の薬剤をベストなタイミングで放出できるようになれば、治療の効果が飛躍的に高まることが期待されます。







【参考リンク】
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ヒト多能性幹細胞から肝炎の状態を再現したミニ肝臓の作製に成功|東京医科歯科大学

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■ヒト多能性幹細胞から肝炎の状態を再現したミニ肝臓の作製に成功|東京医科歯科大学

「ヒューマンオルガノイド技術による炎症・線維化病態の再現に成功!」―脂肪性肝炎に対するオルガノイド創薬に期待―
「ヒューマンオルガノイド技術による炎症・線維化病態の再現に成功!」―脂肪性肝炎に対するオルガノイド創薬に期待―

参考画像:「ヒューマンオルガノイド技術による炎症・線維化病態の再現に成功!」―脂肪性肝炎に対するオルガノイド創薬に期待―(2019/5/31、日本医療研究開発機構)|スクリーンショット

「ヒューマンオルガノイド技術による炎症・線維化病態の再現に成功!」―脂肪性肝炎に対するオルガノイド創薬に期待―(2019/5/31、日本医療研究開発機構)によれば、東京医科歯科大学の武部貴則教授、大内梨江特任研究員らの研究グループが、埼玉大学大学院の吉川洋史教授らのグループと、シンシナティ小児病院との共同研究で、ヒト多能性幹細胞(iPS細胞やES細胞)から、肝炎の状態を再現した「ミニ肝臓(ヒト肝臓オルガノイド)」を作ることに成功し、今後「オルガノイド創薬(オルガノイドを用いた創薬スクリーニング)」という新たな概念に基づき、いまだ有効な薬剤が存在しない脂肪性肝炎などの新薬開発への応用が期待されます。

近年、非アルコール性脂肪性肝疾患(NAFLD)が増えており、その中でも非アルコール性脂肪性肝炎(NASH)は、脂肪肝から進行して肝臓の炎症や繊維化を伴い、悪化すると肝硬変や肝臓がんを引き起こすことがあり、治療が必要とされます。

しかし、この病気にはまだわかっていないことが多く、有効な治療法が存在していないそうです。

日本を含めて世界的に有病率のさらなる増加が見込まれていますが、脂肪性肝炎の発症メカニズムには不明な点が多く、有効性の高い治療法が存在しないことが大きな問題となっています。

また、脂肪性肝炎の研究には、これまでモデル動物を使って行なわれてきましたが、人の脂肪性肝炎の病態を十分に再現できないために、治療効果の高い薬の開発ができていなかったそうです。

今回の研究で炎症や線維化といった脂肪性肝炎の病理的な特徴を再現することができたことによって、病気の発症メカニズムの解明や治療法の開発に使われることが期待されます。

【用語】■オルガノイド

近年、iPS細胞やES細胞といったヒトの多能性幹細胞から、「オルガノイド」と呼ばれる生体組織・器官に類似した立体構造を試験管内で創出する技術が、発生生物学や創薬研究に至るまで、幅広く活用されています。

生体内で存在する器官に類似した組織構造体のこと。近年盛んに研究が進んでいる技術領域であり、武部らも2013年、2015年、2017年にさまざまな臓器のオルガノイド(ミニ臓器)が作製可能であることをNature誌(Nature 499(7459):481-4, 2013)、Cell Stem Cell誌(Cell Stem Cell 16(5):556-65, 2015)、Cell Reports誌(Cell Reports 21:2661–2670, 2017)にそれぞれ報告しています。







【参考リンク】

  • Rie Ouchi, Shodai Togo, Masaki Kimura, Tadahiro Shinozawa, Masaru Koido, Hiroyuki Koike, Wendy Thompson, Rebekah Karns, Christopher Mayhew, Patrick S. McGrath, Heather A. McCauley , Ran-Ran Zhang, Kyle Lewis, Shoyo Hakozaki, Autumn Ferguson, Norikazu Saiki, Yosuke Yoneyama, Ichiro Takeuchi, Yo Mabuchi, Chihiro Akazawa, Hiroshi Y. Yoshikawa, James M. Wells,Takanori Takebe Modeling Steatohepatitis in Humans with Pluripotent Stem Cell-Derived Organoids Cell Metabolism

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大気汚染物質がアトピー性皮膚炎のかゆみの症状を引き起こすメカニズムを解明|東北大

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■大気汚染物質がアトピー性皮膚炎のかゆみの症状を引き起こすメカニズムを解明|東北大

AhR活性化によるアトピー性皮膚炎発症・増悪メカニズム
AhR活性化によるアトピー性皮膚炎発症・増悪メカニズム

参考画像:大気汚染物質がアトピー性皮膚炎の症状を引き起こすメカニズムを解明‐痒みの制御をターゲットとした新規治療法開発の可能性‐(2016/11/15、東北大学プレスリリース)|スクリーンショット

大気汚染物質がアトピー性皮膚炎の症状を引き起こすメカニズムを解明‐痒みの制御をターゲットとした新規治療法開発の可能性‐

(2016/11/15、東北大学プレスリリース)

今回の成果により、大気汚染物質が転写因子AhRを活性化させることで神経栄養因子arteminを発現させ、皮膚表面の表皮内へ神経が伸長し、過剰に痒みを感じやすい状態を作り出すことがわかりました。過剰な痒みにより皮膚を掻いてしまうことで皮膚バリアが破壊され、皮膚から多くの抗原が侵入してアレルギー性皮膚炎を引き起こすと考えられます。本研究の結果は、これまでアトピー性皮膚炎の治療に対症療法的に使われてきたステロイド剤などに加えて、AhRの活性を抑える化合物や、arteminの働きを抑える物質をアトピー性皮膚炎の治療薬として利用できる可能性を示しています。

東北大学大学院医学系研究科の日高高徳医員、小林枝里助教、山本雅之教授らは、大気汚染物質が転写因子(DNAに結合して遺伝子の発現を制御するタンパク質のこと)AhRを活性化させることによって、神経栄養因子(神経の生存や成長、分化を促すタンパク質のこと)artemin(アルテミン)を発現させ、皮膚表面の表皮内へ神経が伸長し、過剰にかゆみを感じやすい状態を作り出すというアトピー性皮膚炎の諸症状を引き起こすメカニズムの一部を解明したそうです。

今後は、AhRの活性やarteminの働きを抑える物質を見つけることによって、アトピー性皮膚炎の痒みをターゲットとした新しい治療薬の開発が期待されます。

→ アトピー性皮膚炎とは|アトピーの症状・原因・改善方法・予防 について詳しくはこちら







【アトピー関連記事】
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腸管からの尿酸排出を担う「ABCG2」の機能が低下し尿酸値が上昇する|尿酸値は小腸障害のマーカーになる|防衛医大など




■腸管からの尿酸排出を担う「ABCG2」の機能が低下し尿酸値が上昇する|尿酸値は小腸障害のマーカーになる|防衛医大など

ExeterUniMedSch April2013-3

by University of Exeter(画像:Creative Commons)

尿酸値は小腸障害のマーカーになる 防衛医大などが発見

(2016/9/2、マイナビニュース)

体内の尿酸は約3分の2が腎臓から、残りは腸から排出される。尿酸は産生と排出のバランスが保たれているので、健常者では一定の範囲の値をとる。しかしこのバランスが崩れ尿酸排出機能が低下すると高尿酸血症になる。また、急性腸炎などの消化器疾患では高尿酸血症を伴うことがあるが、脱水が原因と考えられてきた。松尾講師らはこれまでの研究で、ABCG2が尿酸排出を担い、その遺伝子に変異があるとABCG2機能が低下して高尿酸血症を発症する危険性が高まることなどを明らかにしている。

<中略>

これらの研究の結果、腸管の炎症により小腸などが障害を受けるとABCG2機能が低下して尿酸の排出に支障をきたして尿酸値を上昇させることが分かった

痛風の原因となる高尿酸血症の約3割は、腸管の排出機能が低下して引き起こされるで紹介した東京大、東京薬科大などの研究チームによれば、痛風の原因となる高尿酸血症の約3割は、腸管(小腸)の排出機能が低下して引き起こされることがわかっていましたが、防衛医科大学校分子生体制御学講座の松尾洋孝講師、崎山真幸医官らの研究グループによれば、腸管の炎症により小腸などが障害を受けると、腸管からの尿酸排出を担っているタンパク質「ABCG2」の機能が低下すると、尿酸の排出に支障をきたすことで、尿酸値が上昇することがわかったそうです。

つまり、尿酸値を測定することが、小腸などの障害を示すサインとして使える可能性があるということです。

■ABCG2 トランスポーターとは?

尿酸値は小腸障害のマーカーとなる~腸管からの尿酸排泄メカニズムをヒトで初めて解明~

(2016/8/24、防衛医科大学校)

※ABCG2 トランスポーター
トランスポーター(輸送体)とは、細胞膜などの生体膜に存在し、膜の外と中の物質(栄養分、薬物、毒物など)の輸送を担うタンパク質の総称です。濃度勾配に逆らった物質の移動や、親油性が低く生体膜を受動的に通過できない物質の移動は、トランスポーターを介した能動的輸送により行われます。ABCG2 トランスポーターは、小腸・腎臓をはじめとする多くの組織に発現しています。多数の薬物や尿酸を細胞内から細胞外へ排出することが知られています。
なお、ABCG2 は「ATP–binding cassette (ABC) transporter, subfamily G, member 2」の略称です。

→ 痛風とは|痛風の症状・原因・発作・食事・予防 について詳しくはこちら







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「ResApp」|咳の音から診断して、肺炎や喘息、気管支炎などを診断するアプリ|豪クイーンズランド大学

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■「ResApp」|咳の音から診断して、肺炎や喘息、気管支炎などを診断するアプリ|豪クイーンズランド大学

「ResApp」|咳の音から診断して、肺炎や喘息、気管支炎などを診断するアプリ|豪クイーンズランド大学
「ResApp」|咳の音から診断して、肺炎や喘息、気管支炎などを診断するアプリ|豪クイーンズランド大学

参考画像:What is ResApp?|Vimeoスクリーンショット

[vimeo]https://vimeo.com/140138524[/vimeo]

What is ResApp?

Diagnosis in the palm of your hand

(2015/7/22、The University of Queenslad)

UQ’s Associate Professor Udantha Abeyratne said the mobile application was based on an automated algorithm that could use sound alone to diagnose respiratory conditions such as pneumonia and asthma, without the need for additional hardware.

“The technology is based on the premise that cough and breathing sounds carry vital information on the state of the respiratory tract,” Dr Abeyrante said.

病気の診断から予測まで! 現在開発中の医療アプリ3選

(2015/8/1、ギズモード)

オーストラリアのクイーンズランド大学が開発したこのアプリはiPhoneに向かってゴホゴホッと咳をするだけで音を分析して診断をして重症度も判定してくれます。気道の状態が変わることで咳の性質が変わるということを利用しています。咳の時間帯や頻度も病気によって変わるので意外と分かることは多いのかも。

数年前の研究ではこのResAppは91人の患者で90%もの精度で肺炎と喘息を診断できたそうです。

オーストラリア・クイーンズランド大学Udantha Abeyratne准教授によれば、「この技術は、咳や呼吸音が気道の状態に関する重要な情報を伝えるという前提に基づいている」そうで、ResAppは、咳の音を分析して肺炎やぜんそく、気管支炎などの呼吸状態を診断することができるそうです。

以前肺がんを診断する方法として、息に含まれる臭い成分や息の温度から診断する方法について紹介しました。

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将来は、肺の病気・気管支の病気を診断する方法として、咳の音、息の臭いの成分、息の温度などを総合して診断する方法ができるかもしれませんね。

→ 肺の病気 について詳しくはこちら







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