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「エレクトロニクス(機械)フリー」かつ「タンパク質フリー」な仕組みによる血糖値の変化を検知して自律的にインスリンを放出する人工膵臓デバイスを開発|#名古屋大学

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【目次】

■「エレクトロニクス(機械)フリー」かつ「タンパク質フリー」な仕組みによる血糖値の変化を検知して自律的にインスリンを放出する人工膵臓デバイスを開発|#名古屋大学

「エレクトロニクス(機械)フリー」かつ「タンパク質フリー」な仕組みによる血糖値の変化を検知して自律的にインスリンを放出する人工膵臓デバイスを開発|名古屋大学
「エレクトロニクス(機械)フリー」かつ「タンパク質フリー」な仕組みによる血糖値の変化を検知して自律的にインスリンを放出する人工膵臓デバイスを開発|名古屋大学

参考画像:「”エレクトロニクスフリー”な人工膵臓を開発」~血糖値の変化を検知して、自律的にインスリンを放出~(2017/11/24、名古屋大学ニュースリリース)|スクリーンショット

「”エレクトロニクスフリー”な人工膵臓を開発」~血糖値の変化を検知して、自律的にインスリンを放出~

(2017/11/24、名古屋大学ニュースリリース)

グルコースと可逆的に結合するボロン酸を高分子ゲルに科学的に組み込み、さらに、これを一本のカテーテルに搭載することで、皮下挿入が容易で、かつ「人工膵臓」機能を発揮する自律型のインスリン供給デバイスの開発に成功しました。

<中略>

連続的な血糖値検知と血糖値変動に応答した拡散制御(スマートゲル表面で形成される「スキン層」と呼ばれる含水率変化)からなるフィードバック機構によりインスリン供給が調整されます。

名古屋大医学環境医学研究所の菅波孝祥教授と田中都助教および東京医科歯科大学生体材料工学研究所の松元亮淳教授らを中心とする研究グループは、「エレクトロニクス(機械)フリー」かつ「タンパク質フリー」な仕組みによる人工膵臓デバイスを開発し、糖尿病モデルマウスでの安全性、治療効果、3週間以上の耐久性等を実証しました。

糖尿病におけるアンメットメディカルニーズ(低血糖の回避、血糖値スパイクの改善、患者負担の軽減)の解決に加え、「機械型」のものと比べて極めて安価かつ使用負担が軽減されることになるため、今後、臨床応用へ向けた開発的研究が期待されます。

このアプローチが実現すれば、これまで普及が困難だった発展途上国、高齢者、要介護者などにも新しい治療法が提供できる可能性がありそうです。

【補足】アンメットメディカルニーズとは?

アンメットメディカルニーズへの取り組み|日本製薬工業協会

アンメット・メディカル・ニーズとは、いまだ満たされていない医療ニーズ、つまり、いまだ有効な治療方法がない疾患に対する医療ニーズのことです。

アンメットメディカルニーズ(Unmet Medical Needs)とは、現時点では有効な治療法がない病気に対する医療ニーズのことだそうです。

【参考リンク】




■背景

近年、糖尿病に対するインスリン治療においてインスリンポンプの普及が進んでいますが、患者に及ぼす身体的・心理的負担や機械特有の補正・メンテナンスの必要性、医療経済上の問題など多くの課題があります。このため、エレクトロニクス(機械や電気)駆動を必要としない、自立型のインスリンポンプである「人工膵臓」の創出が強く求められています。従来、グルコースオキシダーゼやレクチン等のタンパク質を機材とする試みがなされてきましたが、生体由来材料の限界として、タンパク質変性に伴う不安定性や毒性が不可避であり、未だ実用化には至っていません。

「ウェアラブル人工すい臓」、機能ごとにモジュール化|インスリン治療を低コストにするアイデアとは?では、(1)血糖値モニタリング、(2)血糖値を下げるためのインスリン投与、(3)血糖値を上げるためのグルカゴン投与、の役割をそれぞれ持つ3つのモジュールを接続して使うことで「人工膵臓」になるというアイデアがありました。

「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|東京農工大学では、体内に薬を運ぶための入れ物である「薬物キャリア」として利用されている構造体(ミセル)に着目し、「物質の放出を制御できる機能」をゲルの内部に固定化するという新しい材料設計アプローチによって、「複数の薬を異なる速度で自在に放出できるゲル」の開発に成功しています。

【関連記事】

■まとめ

「Beyond Human 超人類の時代へ」(著:イブ・ヘロルド)では、人工心臓をはじめとする人工臓器(人工肝臓・人工肺・人工腎臓・人工膵臓)の研究について紹介されていて、最先端の医療テクノロジーにより、寿命が大幅に長くなる未来が描かれています。

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糖尿病患者の治療継続は半数にとどまるによれば、治療に伴う経済的な負担や治療継続へのストレスから治療を続けていくことができないようですが、インスリン治療を手軽で、低コストにするこのデバイスによって、糖尿病治療が変わるかもしれません。







【参考リンク】
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尿中マイクロRNAから「がん(肺がん、膵臓がん、肝臓がん、膀胱がん、前立腺がん)」を特定|名古屋大学

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■尿中マイクロRNAから「がん(肺、膵臓、肝臓、膀胱、前立腺)」を特定|名古屋大学

尿中マイクロRNAから「がん(肺、膵臓、肝臓、膀胱、前立腺)」を特定|名古屋大学
尿中マイクロRNAから「がん(肺、膵臓、肝臓、膀胱、前立腺)」を特定|名古屋大学

参考画像:尿中マイクロRNAから「がん」を特定(2017/12/16、国立がん研究センタープレスリリース)|スクリーンショット

尿中マイクロRNAから「がん」を特定

(2017/12/16、国立がん研究センタープレスリリース)

本研究では、ナノスケールの棒(ナノワイヤ)注3を用いて、尿中の細胞外小胞体を捕捉する新しい技術を構築し、そのナノワイヤが尿中細胞外小胞体を99%以上捕捉する新しい素材であることを発見しました(図1)。また、このナノワイヤで捕捉した尿中細胞外小胞体の内部のマイクロRNAを解析すると、1000種類以上のマイクロRNAが尿中に存在していることも世界で初めて発見しました(人間のマイクロRNAは2000種類以上見つかっているのに対し、従来の技術では200~300種類しか見つかっていなかった)(図2)。さらに、がん患者/非がん患者の尿を用いた解析を行うことで、がん患者/非がん患者で特異的に発現しているマイクロRNAが存在することを明らかにしました(図3)。

名古屋大学大学院工学研究科の馬場嘉信教授、安井隆雄助教らの研究グループは、九州大学先導物質化学研究所の柳田剛教授、国立がん研究センター研究所分子細胞治療研究分野の落谷孝広分野長、大阪大学産業科学研究所の川合知二特任教授との共同研究で、尿1mLから、がん肺がん膵臓がん肝臓がん、膀胱、前立腺)を特定する技術を新たに発見しました。

これまでの研究では、尿中の細胞外小胞体に内包されるマイクロRNAを解析するために、超遠心機を用いて尿20mLから200~300種類のマイクロRNAが発見されていましたが、酸化亜鉛ナノワイヤ(数10-100ナノメートルの大きさから構成される一次元の棒状ナノ構造体)を用いることで、効率的にマイクロRNA(尿1mLから1000種類以上のマイクロRNAを発見)を回収することができたそうです。

がん患者ドナーの尿と健常者の尿から回収したマイクロRNAを比較することにより、がん患者で特異的に過剰/減少発現しているマイクロRNAを発見することができ、また、泌尿器系のがん患者(前立腺・膀胱)のみでなく、非泌尿器系のがん患者(肺・膵臓・肝臓)でも、がん患者特異的なマイクロRNAを発見することができたそうです。

今後尿を使った非侵襲性(身体を傷つけることなく)のがん診断への活用が期待されます。







【参考リンク】
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ストレスが高尿酸血症を促進するメカニズムを解明|高尿酸血症の治療によって糖尿病や血栓症の予防ができる可能性も|名大




【目次】

■ストレスが高尿酸血症を促進するメカニズムを解明|高尿酸血症の治療によって糖尿病や血栓症の予防ができる可能性も|名大

参考画像:ストレスが高尿酸血症の発症に関与するメカニズムを解明(2017/4/28、名古屋大学プレスリリース)

ストレスが高尿酸血症の発症に関与するメカニズムを解明

(2017/4/28、名古屋大学プレスリリース)

〇これまで、マウス拘束ストレスモデルの解析で、ストレスは内臓脂肪に慢性炎症を引き起こし、インスリン抵抗性、血栓症の原因となることを示してきました。

〇マウス拘束ストレスモデルの解析を行なったところ、ストレスはxanthine oxidoreductase(XOR)という、尿酸と活性酸素を産生させる酵素を、内臓脂肪、肝臓、小腸で活性化させることがわかりました。XORの活性が上昇した結果、血中尿酸値の増加、酸化ストレスの増加を認めました。

〇尿酸代謝改善治療薬・febuxostatはこの酵素を抑制し、ストレスによって増加していた尿酸値を低下させました。さらに、ストレスによって増悪していた内臓脂肪炎症、インスリン感受性、血栓傾向を改善しました。

名古屋大学医学部附属病院竹下享典講師、名古屋大学大学院医学系研究科循環器内科学室原豊明教授、メメット・イスリー大学院生、名古屋大学医学部附属病院検査 松下正教授、修文大学 丹羽利充学長らの研究グループの研究によれば、ストレスが高尿酸血症を促進するメカニズムを解明しました。

今回の研究を参考にすれば、現代人はストレスの多い生活をしていますので、高尿酸血症を治療することによって、糖尿病や血栓症の予防ができる可能性が期待されます。




■高尿酸血症とは?

高尿酸血症は、尿酸の産生の亢進あるいは排泄の低下のため血中の尿酸値が上昇する病態で、30歳以上の男性では30%が罹患しているとされます。濃度の上昇のため体内で結晶化した尿酸は、関節や腎臓などで蓄積し、炎症の原因となり、関節において痛風発作を腎臓において尿路結石や腎機能障害を引き起こします。

【痛風・高尿酸血症】発症年齢が若年化 食生活に注意 血液中の尿酸値をコントロールによれば、高尿酸血症は、腎臓病高血圧、心臓病、脳卒中などのリスク因子と指摘されています。

つまり、高尿酸血症になっているということは、高血圧や糖尿病動脈硬化などの生活習慣病、腎臓病、脳血管障害になるリスクが高くなっているといえます。

痛風の目安となる尿酸値の数値

痛風とは、血液中の尿酸が過剰になり、結晶化して関節にたまり炎症を起こす病気のことを言います。

尿酸値6mg後半/dl → 症状がなくても食事に気を付ける段階

尿酸値7mg超/dl → 「高尿酸血症(こうにょうさんけつしょう)」(痛風予備軍)

尿酸値9mg超/dl → 5年以内に痛風の発作を起こすと考えられるので、尿酸値を下げる薬での治療を受けた方がいい段階

→ 痛風の症状・原因・発作・食事・予防 について詳しくはこちら

【関連記事】

■まとめ

今回の研究では、ストレスが高尿酸血症を促進するメカニズムが解明されました。

最近は酸化ストレスと病気の発症の関係について研究が進んでいる印象です。

ところで、キラーストレスが胃・十二指腸の病気や突然死をもたらすメカニズム解明|北大では、慢性ストレスによって脳内に生じた微小な炎症が新たな神経回路を活性化することで、胃や十二指腸、心臓といった臓器の機能を低下させるということがわかったことを紹介しました。

この北海道大学のプレスリリースには、世界初!「病は気から」の分子メカニズムの解明ーキラーストレスはどのようにして消化管疾患や突然死をもたらすのかー (2017/8/16、北海道大学ニュースリリース) とあるように、「病は気から」のメカニズムの解明とありますが、名古屋大学の研究のプレスリリースの今後の展開にも「病は気から」のメカニズムを解明していくとあり、「病は気から」のメカニズムにはいろいろなメカニズムがある可能性があるということなのでしょうか?

気になるところです。







【参考リンク】
続きを読む ストレスが高尿酸血症を促進するメカニズムを解明|高尿酸血症の治療によって糖尿病や血栓症の予防ができる可能性も|名大

肝線維化を促進する疾患特異的マクロファージを同定し、脂肪肝からNASHを発症する新たな病態メカニズムを解明|短期間でNASHを発症する誘導性NASHモデル開発|#東京医科歯科大学

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■肝線維化を促進する疾患特異的マクロファージを同定し、脂肪肝からNASHを発症する新たな病態メカニズムを解明|短期間でNASHを発症する誘導性NASHモデル開発|東京医科歯科大学

NASHの新たな病態メカニズムとNASHに特異的なマクロファージの同定
NASHの新たな病態メカニズムとNASHに特異的なマクロファージの同定

参考画像:「 非アルコール性脂肪肝炎(NASH)の新たな病態メカニズムの解明 」― 短期間でNASHを発症する疾患モデルの開発を通して ―(2017/11/16、東京医科歯科大学プレスリリース)|スクリーンショット

東京医科歯科大学大学院医歯学総合研究科分子細胞代謝学分野・九州大学大学院医学研究院病態制御内科学分野の小川佳宏教授と名古屋大学環境医学研究所分子代謝医学分野の菅波孝祥教授を中心とする研究グループによる研究によれば、短期間で非アルコール性脂肪肝炎(NASH: non-alcoholic steatohepatitis)を発症する“誘導性モデル”を新たに開発しました。

「 非アルコール性脂肪肝炎(NASH)の新たな病態メカニズムの解明 」― 短期間でNASHを発症する疾患モデルの開発を通して ―

(2017/11/16、東京医科歯科大学プレスリリース)

近年、わが国においても NASH が急増しています。脂肪肝が 1,500 万症例、その 10%程度が NASH に進行し、さらに 10%程度が肝硬変や肝細胞癌を発症すると想定されます。しかしながら、どのようにして脂肪肝が NASHに進行するかは未だ明らかになっていません。

今回の研究のポイントは2つ。

一つは、1週間という短期間で肝線維化過程を評価できるため、病態解析や薬剤スクリーニングを効率的に行うことが可能であるということ。

もう一つは、NASHに特異的なマクロファージの同定。

新たなNASHモデルの開発と肝線維化を促進する疾患特異的マクロファージの同定により、患者の急増が予想されるNASHの発症メカニズムの解明や新しい治療法の開発につながることが期待されます。

→ NASH(非アルコール性脂肪性肝炎)の症状・食事・改善方法 について詳しくはこちら







【参考リンク】
続きを読む 肝線維化を促進する疾患特異的マクロファージを同定し、脂肪肝からNASHを発症する新たな病態メカニズムを解明|短期間でNASHを発症する誘導性NASHモデル開発|#東京医科歯科大学

乳がん患者の負担軽く 名大病院が新治療開始

乳がん患者の負担軽く 名大病院が新治療開始(2008/10/19、中日新聞)

名古屋大医学部付属病院乳腺・内分泌外科(今井常夫科長)は、早期乳がんの乳房温存手術で、再発予防のための放射線を手術中に患部に直接当てる治療「術中照射」を始めた。乳がん治療では国内で初めての取り組みで、患者の負担軽減や治療効果の向上につながると期待される。

従来の早期乳がんの乳房温存手術は患者への負担が大きかったようです。

従来は早期乳がんの温存手術の場合、術後ほぼ毎日計25日間かけて放射線を照射するのが標準で、やけどなどの副作用も多く、通院の負担も大きかった。

しかし、今回記事で紹介されている、この手術方法であれば、照射する総放射線量は従来の半分以下で済むそうです。

術中照射は乳房部のがんと周囲1センチを切り取った後、その場の病理診断で周囲にがんがないことを確認した上で、他部位への照射を防ぐ防御板を入れ、がんがあった部分を縫合し、皮膚の上からではなく直接放射線を当てる。その後、防御板を外し、患部、皮膚を縫い合わせる。

名大では術中照射の適用基準を50歳以上、2・5センチまでの1カ所だけの早期乳がんで、乳房温存手術を希望する場合などにしている。照射する総放射線量は従来の半分以下で済むという。

乳がん患者の身体的負担・経済的負担(長期の通院が必要)を軽減するためにも、よい治療法が見つかるといいですね。