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マイクロRNAの静脈投与による膵β細胞が増殖したことによってインスリン分泌が回復し、高血糖が改善|東北大

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■マイクロRNAの静脈投与による膵β細胞が増殖したことによってインスリン分泌が回復し、高血糖が改善

マイクロRNAの静脈投与によって、膵β細胞の増殖が促進しインスリン分泌が改善、糖尿病マウスの血糖値が低下した
マイクロRNAの静脈投与によって、膵β細胞の増殖が促進しインスリン分泌が改善、糖尿病マウスの血糖値が低下した

参考画像:マイクロ RNA の静脈投与による高血糖の改善‐インスリン分泌細胞(膵 β 細胞)の再生に成功‐(2016/12/15、東北大学)|スクリーンショット

マイクロ RNA の静脈投与による高血糖の改善‐インスリン分泌細胞(膵 β 細胞)の再生に成功‐

(2016/12/15、東北大学)

今回、我々は、骨髄移植マウスで認められた膵 β 細胞再生のメカニズムとして、エクソソームを介する細胞間 miRNA 伝達が重要な役割を担っていることを発見しました。さらに、同定した 2 種類の miRNA(miRNA-106b と miRNA-222)をインスリン分泌低下によって発症した糖尿病マウスに、静脈注射により投与したところ、膵 β 細胞が増殖することによってインスリン分泌が回復し、血糖値が改善しました。以上より、miRNA-106b と miRNA-222 による膵 β 細胞の再生促進が、糖尿病の根治につながる新規治療法となる可能性が示唆されました。

東北大学大学院医学系研究科糖尿病代謝内科学分野の山田哲也准教授、突田壮平助教、片桐秀樹教授らのグループは、膵β細胞再生のメカニズムとして、マイクロRNAが重要な役割を担っていることを発見しました。

糖尿病マウスにマイクロRNA(miRNA)の静脈注射による投与をした実験によれば、膵β細胞が増殖することによってインスリン分泌が回復し、高血糖が改善したそうです。

将来的に、マイクロRNAによる膵β細胞の再生を促進することで、糖尿病の新たな治療法になる可能性があるようです。

→ 糖尿病の症状(初期症状)チェック について詳しくはこちら







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安くて電気を使わず人力で動く血液遠心分離機「Paperfuge」|回転するおもちゃからインスピレーション|スタンフォード大




■安くて電気を使わず人力で動く血液遠心分離機「Paperfuge」|回転するおもちゃからインスピレーション|スタンフォード大

参考画像:Stanford bioengineers develop a 20-cent, hand-powered centrifuge|YouTubeスクリーンショット

Inspired by a whirligig toy, Stanford bioengineers develop a 20-cent, hand-powered blood centrifuge

(2017/1/10、スタンフォード大)

Inspired by a toy, Stanford bioengineers have developed an inexpensive, human-powered blood centrifuge that will enable precise diagnosis and treatment of diseases like malaria, African sleeping sickness and tuberculosis in the poor, off-the-grid regions where these diseases are most prevalent.

Manu Prakashスタンフォード大学(生物工学)助教授とSaad Bhamla(論文の再著の著者であり、ポスドク研究員)は、回転するおもちゃからインスピレーションを得て、マラリア、結核などの病気の精密な診断と治療を可能にする、安くて電気を使わず人力で動く血液遠心分離機「Paperfuge」を開発したそうです。

■遠心分離機「Paperfuge」とは?

Stanford bioengineers develop a 20-cent, hand-powered centrifuge

わずか20セントの子どもの回転おもちゃで1000ドル相当の医学用遠心分離器を作れた

(2017/1/17、TechCrunch)

チームは独自の回転おもちゃを作り、それに紙製のディスクを取り付け、そこに血液などの液体を入れたバイアル(小型ガラス瓶)をはめられるようにした。糸には扱いやすいようにハンドルをつけ、1〜2分糸を引き続けると、1ドルにも満たないその器具が、その何千倍以上もするデバイスの仕事を見事に演じた。回転数は125000RPM、30000Gに達した。

遠心分離機「Paperfuge」は、回転おもちゃの仕組みのアイデアに、血液を入れる小型のガラス瓶をはめられるようにした紙製のディスクを組み合わせて作られたものです。




■回転おもちゃの作り方【動画】

Disappearing Color Wheel – Sick Science! #182

1.硬めの紙を円形に切ります。

2.円の中心の近くに2つの小さな穴をあけます。

3.タコ糸を長めに切ります。

4.両方の穴に弦(タコ糸)を通します。

5.両方の端を結びます。

6.両端を引っ張って、円を回転させます。

■遠心分離機「Paperfuge」が発明された背景

Inspired by a whirligig toy, Stanford bioengineers develop a 20-cent, hand-powered blood centrifuge

(2017/1/10、スタンフォード大)

Prakash, who specializes in low-cost diagnostic tools for underserved regions, recognized the need for a new type of centrifuge after he saw an expensive centrifuge being used as a doorstop in a rural clinic in Uganda because there was no electricity to run it.

ウガンダの診療所では高価な遠心分離機を稼働させるための電気がないという問題があり、Prakashは新しいタイプの遠心分離機を開発する必要性を感じました。

■まとめ

このツールの開発について面白いと感じた点は2つ。

1つは、遠心分離機を必要としても、貧しかったり、電気がないために使うことができない地域の人たちに役立つという点。

もう1つは、子供たちに遊びを通じて、様々な関心を呼び起こすことが期待される点です。

Prakashラボでは、リュックサックで持ち運べる実験室を目指して様々な医療ツールの開発を行っています。

●foldscope(折り紙のように組み立てられる顕微鏡)

マヌ・プラカシュ:紙を折るだけ―50セントでできる「折り紙顕微鏡」|TEDトーク

【関連記事】

●プログラムができる子供の科学セット(オルゴールからインスピレーションを受けて)

Stanford bioengineer creates $5 chemistry set

【参考リンク】

こうした医療ツールが発明されることで、遠隔地にいる医療従事者の治療に役立ったり、研究者の研究に役立つと同時に、子供たちが遊びながら知的好奇心を高めてくれるというのは素晴らしい発想ですよね。

これからもおもちゃとXの組み合わせで新しいアイデアが生まれるかもしれません。







P.S.
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折り紙の原理で組み立てる低コストで、軽くて、丈夫な「折り紙顕微鏡(Foldscope)」|Manu Prakash(マヌ・プラカシュ)




■折り紙の原理で組み立てる低コストで、軽くて、丈夫な「折り紙顕微鏡(Foldscope)」|Manu Prakash(マヌ・プラカシュ)

参考画像:Manu Prakash: A 50-cent microscope that folds like origami|YouTubeスクリーンショット

Manu Prakash: A 50-cent microscope that folds like origami

マヌ・プラカシュ: 紙を折るだけ―50セントでできる「折り紙顕微鏡」

(June 2012、TED)

折り紙顕微鏡はとても実用的な顕微鏡で蛍光、明視野、偏光投影顕微鏡など検査で必要になる顕微鏡を紙を折るだけで作れるようにしようというものです

熱帯の開発途上国では顕微鏡を用いた検査を10億人もの人が必要としていますが、何か月も待たなければ病気の原因を知ることができない現状があるそうです。

どこに問題があるのでしょうか?

それは「顕微鏡」です。

研究用の顕微鏡には、昔と今でデザインは大きく変わっておらず、重くて、手入れが難しく(インドやタイの寄付された顕微鏡レンズにはカビが生えていたこともあったそうです)、とても値段が高いという弱点があります。

そこで、Manu Prakash(マヌ・プラカシュ)の研究チームが作ったのは、折り紙の原理で組み立てる低コストで、軽くて、丈夫な「折り紙顕微鏡(Foldscope)」です。

この「折り紙顕微鏡(Foldscope)」は特殊な蛍光フィルターを埋め込むことで特定の病気を診断することができるという特定の病気専用の顕微鏡を作るというアイデアを基に作られています。

また、「折り紙顕微鏡(Foldscope)」は世界的な健康問題を解決するのに役立つだけではなく、子供たちの科学教育にも役立つという2つのメリットがあります。

こうしたアイデアによって、健康と教育に対して良い影響が出るといいですね。

P.S.

2017年1月21日放送の世界ふしぎ発見!に「折り紙顕微鏡」を開発したManu Prakash(マヌ・プラカシュ)さんが出演するそうです。







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アルツハイマー型認知症はアミロイドベータタンパク質(Aβ)を除去することによって回復する可能性がある|国立精神・神経医療研究センター

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■アルツハイマー型認知症はアミロイドベータタンパク質(Aβ)を除去することによって回復する可能性がある|国立精神・神経医療研究センター

アルツハイマー型認知症の病態の回復可能性
アルツハイマー病の初期には、病原的因子Aβオリゴマーによってタウ異常、カスパーゼ活性化、シナプス異常などが引き起こされる。病態が進行すると、老人斑、神経原繊維変化、シナプス減少、神経細胞脱落などの病理変化が現れる。早期にAβオリゴマーの蓄積を抑制することにより、病態が回復する可能性がある。

参考画像:アルツハイマー型認知症の病態の回復可能性が実験モデルで明らかに(2017/1/31、国立研究開発法人 国立精神・神経医療研究センター(NCNP))|スクリーンショット

アルツハイマー型認知症の病態の回復可能性が実験モデルで明らかに

(2017/1/31、国立研究開発法人 国立精神・神経医療研究センター(NCNP))

結果としては、2日間のAβオリゴマー処理後の細胞では、無処理の細胞(対照)に比較して、①カスパーゼ3の活性化などのアポトーシス(細胞死)誘導性の変化が現れるとともに、②リン酸化、分子内切断の増加といったタウタンパク質の異常変化が認められました。さらに、③シナプスの形成・維持などに重要な役割を持つβカテニンの異常変化(タンパク質レベル低下、及び局在異常)も観察されました(図2)。これらの変化はアルツハイマー病の脳で観察される特徴的な病的変化に関連するものといえます(図3)。

アルツハイマー型認知症は、脳内に異常タンパク質であるアミロイドベータタンパク質(Aβ)が蓄積し、その影響によって記憶などの脳の認知機能の異常といった症状が現れる病気ですが、国立精神・神経医療研究センターなどの研究グループによれば、Aβが2~30個程度集合した凝集体であるAβオリゴマーによって引き起こされる神経細胞の異常な変化を、Aβオリゴマーを除去することによって回復する可能性があることを実証したそうです。

今回の研究結果は、細胞モデルで得られたものではありますが、脳内の病態を間接的に反映していると考えられ、何らかの手段によりAβオリゴマーを除くことができれば、病態が回復する可能性を示唆するものといえます(図3)。
 現在、Aβオリゴマーの蓄積に対する抑制作用を持つ薬剤の開発が進められています。たとえば、Aβオリゴマーに対する抗体療法や、Aβ産生酵素BACE1の阻害薬などがあげられます。

この研究をヒトの脳でも応用ができれば、早い段階で蓄積したアミロイドβオリゴマーを除去できれば、アルツハイマー型認知症の予防や治療ができる可能性があるということですね。

→ 認知症の症状|認知症予防に良い食べ物・栄養 について詳しくはこちら







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iPS細胞から血小板量産する技術確立|血小板とは?血小板の持つ役割・血小板量産する技術のすごいところとは?




■iPS細胞から血小板量産する技術確立

aimodosia

by 从峰 陈(画像:Creative Commons)

献血頼らず輸血、iPSから血小板量産 国内16社

(2017/8/7、日本経済新聞)

大学発ベンチャーのメガカリオンの事業に国内企業16社が協力し、iPS細胞から血小板を量産する技術を確立したそうです。

この研究のどの点がすごいのかは、この研究の背景を見てみるとわかります。




■血小板とは?血小板の持つ役割

ヒトiPS細胞から血小板を安定的に大量に供給する方法を開発

(2014/2/14、CiRA)

血小板は止血に重要な役割を果たす血液細胞で、巨核球という細胞から分離することで生み出され、血液の中を循環しながら、止血で利用されるか一定の寿命で崩壊します。自ら分裂することはできないので、常に巨核球から作られ、必要量が補充されています。現在、深刻な貧血および出血素因をもたらすような血液疾患の患者さんは、献血による血液製剤を用いた輸血に頼らざるを得ない状況です。

iPS細胞技術を基盤とする血小板製剤の開発と臨床研究|JST

更に、繰り返し輸血が必要な慢性血小板減少症の患者さんの多くは、ご自身と同じ血液型(例:HLA{ヒト白血球抗原] HPA[ヒト血小板抗原])の血小板を輸血する事が必須です。

血小板には止血をする重要な機能を持っていますが、血小板は細胞核がなく増殖しない機能細胞であるため、常に巨核球から作られ、必要な量が補充されています。

■背景

ヒトiPS細胞から血小板を安定的に大量に供給する方法を開発

(2014/2/14、CiRA)

しかし、献血ドナーの数は少子高齢化等もあり、減少しています。厚生労働省の統計によると、2027年には我が国の必要な輸血製剤の20%はドナー不足に伴い供給できないと発表されています。

 特に血小板は機能を維持するために室温で保存する必要があり、採血後4日間しか有効期間がありません。

ポイントは2つ。

●献血ドナーの減少

●血小板の機能を維持するためには室温で保存する必要があり、採血後4日間しか使うことができない

2027年には延べ約85万人分の血液が不足すると推計|日本赤十字社シミュレーションによれば、献血からつくられる輸血用血液にはいくつか種類があります。

・出血防止に必要な血中の要素を取り出した「血漿(けっしょう)製剤」は採血後1年間もつ

・外科手術の出血時などに用いられる「赤血球製剤」は採血後21日間

・止血機能をもつ「血小板製剤」は採血後4日間

血小板の性質上、長期間の保管はできないため、現在は献血に依存しているのですが、少子高齢化の影響もあり、献血ドナーが不足することが予想されています。

少子高齢化は「献血」にも影響を与えている(2012/1/4)で取り上げましたが、東京都の年代別輸血状況調査によると、輸血用血液製剤の約85%は50歳以上の方々に使われているのですが、献血をしている人の年齢層を見ると約78%が50歳未満(その内の約27%が16-29歳)と、健康な若い世代が高齢者医療の多くを支えている現状があり、今後、少子高齢化が進み、現在の献血者比率がこのまま推移していくと、血液が不足するという事態が起こるかもしれないそうです。

そこで考えられたのが、iPS細胞から血小板を生産するというアイデアです。

ヒトiPS細胞から血小板を安定的に大量に供給する方法を開発

(2014/2/14、CiRA)

 江藤教授らのグループは2010年に皮膚細胞由来のiPS細胞から培養皿上で血小板が生産できることを発表しました。しかし1回の輸血では患者さん1人につき2000~3000億個もの血小板が必要ですが、これまでの方法では、10億個程度しか生産できませんでした。そこで今回は血小板前駆細胞である巨核球に着目し、長期間にわたって自己複製することができる巨核球の誘導を試みました。

中村壮研究員(京都大学CiRA)、江藤浩之教授(京都大学CiRA)らの研究グループは、ヒトiPS細胞から自己複製が可能な巨核球を誘導することに成功し、大量に血小板を生産する方法を確立しました。

※iPS細胞を使って血小板を作る仕組みは基幹技術|メガカリオンを参考にしてください。

簡単にまとめると、iPS細胞から作られた造血前駆細胞に細胞を増やす遺伝子と老化を防ぐ遺伝子、細胞死を防ぐ遺伝子の3つの遺伝子を導入することで、巨核球のもととなる巨核球前駆細胞を作ります。

血小板は常温で4日間と保存期間が短いという性質を持ちますが、巨核球前駆細胞は冷凍することにより長期保存ができるため、必要に応じて提供することが可能になります。

このアイデアの素晴らしい点はもう一つあります。

iPS細胞技術を基盤とする血小板製剤の開発と臨床研究|JST

血小板輸血不応症患者さんは、HLA/HPAが一致する登録済みのドナーさんから輸血用血小板を供給してもらう必要があります。しかし、その安定供給は非常に困難です。

血小板産生前駆細胞である“巨核球”を凍結保存が可能な細胞株として, 患者さん自身あるいはドナー由来のiPS細胞から作製します。この巨核球細胞株は品質が一定であれば将来にわたって必要な血小板を供給する為のソースになり得ます。

血小板輸血不応症患者さんは、自身と同じ血液型(例:HLA/HPAの血小板を輸血すること)のドナーからの輸血用血小板を供給してもらう必要があるのですが、iPS細胞から血小板を量産する技術を確立することができれば、患者さん自身やドナー由来のiPS細胞から作製することにより、将来にわたって必要な血小板を供給することができるようになります。

■まとめ

iPS細胞から血小板を量産する技術を確立したというニュースを見ても、自分とは関係ない遠い話のように感じます。

しかし、少子高齢化社会の日本においては、献血ドナーの減少に伴って、輸血用血液が不足することが予想されています。

iPS細胞から血小板を量産する技術というのは、実は私たちの身近な問題を解決する重要な技術だったのです。







【参考リンク】
続きを読む iPS細胞から血小板量産する技術確立|血小板とは?血小板の持つ役割・血小板量産する技術のすごいところとは?