脳震盪判定マウスピース「ぜひ導入促進を」

2024年2月17日（土） 脳しんとうから選手や兵士を守れ、衝撃を計測するマウスピース アスリートや兵士が脳しんとうを起こした場合、最も有益な対応は、 とにかく競技場から退出させるか、その活動から離脱させて回復させることである。 なぜ衝撃によって脳しんとうが起こったり、起こらなかったりするのかなど、 頭部負傷については多くのことが謎のままである。 頭部への衝撃に関して、豊富な情報を提供してくれる可能性のある新しい測定装置が開発されている。 軍事活動や競技から離れる必要があることを速やかに警告することで、 兵士やアスリートを脳損傷から守ることができる。 2023年パリでラグビーワールドカップが開催された。 近年ラグビーではHIA（Head Injury Assessment)と呼ばれる脳震盪のチェックが導入され、 選手の脳へのダメージを厳密に評価する取り組みが進んでいる。 これまで根性論が幅を利かせていたスポーツの世界でも、客観的な評価によって脳への影響やプレー復帰の可否が判断され、 選手の安全が確保されるようになった。 今回紹介されたマウスピース一体型ツールは、コンタクトスポーツ全体に導入される可能性を秘めており、興味を持った。 ●私の見解 紹介されているマウスピースは、単に衝撃の有無を測定するだけではない。 直線加速度、角加速度、外傷の位置、方向、衝撃の回数、負荷の強さを測定し、総合的に頭部へのダメージを計算。 リアルタイム評価に基づいてプレーヤーを一時退場させるかどうかの判断を、 主観的な判断から客観的なプロセスに移行させることができ、 コーチや保護者に正しい判断をしているという安心感を与えることができるだろう。 集められたデータはサーバーに送られ、日々のトレーニングに活用されるそうで、 試合中のみならず日々の練習やトレーニングでのダメージ蓄積を評価し、 休養を与えたり病院に行かせたりすることが可能だろう。 出典：https://preventbiometrics.com/ ●日常診療への生かし方 本デバイスは、女子ラグビーの国別対抗戦で使用される予定だが、 男性トップ選手ではなくジュニア世代やアマチュアなど未熟な競技者、 大きな大会ではなく小さな大会や練習中など映像記録が難しい場面での活用が期待される。 私自身も競技中に脳震盪を起こした事があるのだが、病院に行くこともなかった。 今、医師になって振り返るとぞっとしてしまう話だ。 ジュニア世代の選手は自分から症状を言い出しづらい、集団でトレーニングを行うため無理をしやすい、 指導者から無理を強いられるといった事が考えられるため、 試合というよりもトレーニングなどの場面で積極的な活用を期待したい。 病院や研究所とあらかじめ連携できるようであれば、 地域でリスクのある頭部外傷が起こった時点でスムーズに精査を行うことができ、 データの集約化も期待できるだろう。 https://medicalai.m3.com/news/240217-snapshot

新型コロナ後遺症の治療に光明、血中バイオマーカーにヒント

2024年2月13日（火） 新たな研究は、新型コロナウイルス感染症（COVID-19）後遺症（ロング・コビッド）の原因が、 免疫系の特定の部分の異常にある可能性を示している。。 新型コロナウイルス感染症（COVID-19）は多くの人にとって、感染者数の急増と減少が繰り返される中で、 生活に大混乱を巻き起こしては去っていく病気となっている。 数千万人の感染者にとって、新型コロナウイルス感染症とは、数カ月または数年続くこともある慢性疾患、 場合によっては消耗性疾患の始まりになっている。 新型コロナウイルス感染症の後遺症（ロング・コビッド）を発症する者と、感染して回復する者との違いはどこにあるのか。 新たに発表された論文によると、後遺症の発症者は多くの場合、 見過ごされがちな免疫系のある部分が異常に活性化するという。 スイスの研究者チームは、新型コロナウイルス感染症に感染したことがない人、感染して回復した人、 後遺症を発症した人たちから採取した血液サンプルのタンパク質濃度を比較した。 「私たちは、後遺症の原因は何か、後遺症を活性化させ続けるものは何なのかを解明したいと考えました」と チューリッヒ大学の免疫学者で、この論文の著者であるオヌール・ボイマン教授。 科学者チームは、後遺症を発症した人の補体系に関わる一連のタンパク質に変化が見られることを発見した。 補体系は、病原菌の破壊や細胞の破片の除去に際して、免疫系を補助する働きを持っている。 研究結果は、少なくとも別の1つのグループによる研究結果と呼応している。 こうした補体系の変化が後遺症が続く原因となっていることを証明した研究は、これまでに存在していない。 医師が特定の治療薬の治験に最適な被験者を選定し、治療法を模索するうえでの新たな道を開く可能性がある。 「明確に効果的な治療法はありません」と呼吸器医療の専門家で、 インペリアル・カレッジ・ロンドンで肺感染症を研究しているアラン・シンガナヤガム博士は話す。 「絶望的で、大きな問題なのです」。 彼らは、新型コロナウイルス（SARS-CoV-2）の陽性となった113人と、 一度も感染したことがない39人の血中にある6500以上のタンパク質濃度を調べるところから研究を始めた。 6カ月後、彼らは新たな血液サンプルを採取した。 その時点で73人が感染後に回復し、40人が後遺症を発症していた。 後遺症患者の血中で濃度が上昇したタンパク質の多くは、 重度の新型コロナウイルス感染症から回復した人の血中でも濃度が上昇した。 後遺症患者グループに固有のマーカーは、補体系の異常活性を示した。 補体系とは何か？ 良い質問だ。 「免疫学者以外は、耳にすることのない言葉でしょう」とボイマン教授。 補体系は、微生物から体を守るうえで欠かせない役割を担っている。 補体系は、肝臓で生成される30種類以上のタンパク質で構成されており、血中を移動し免疫監視システムとして機能する。 補体系が活性化すると次々に反応が起こり、免疫細胞を感染部位へと集結させ、病原菌を破壊対象に指定し、 病原菌に穴を開けて破壊する。 補体系は名前から連想できるように、抗体の活動を補っている。 補体系が変調をきたすと炎症が広がり、細胞や血管をダメージを与えることになる。 補体系の異常活性が後遺症の際立った特徴の1つだという研究結果が明らかになったとき、 「私たちは突然、『ああ、確かに筋が通っている』と声を上げました」とボイマン教授。 「補体系は非常に重要で、免疫系とのやり取りだけでなく、血液凝固系、 つまり内皮細胞、血小板、赤血球ともやり取りし、あらゆる器官に入り込みます」。 このことは、一部の研究者が、感染者の血管内に小さな血栓を発見した理由の説明になるかもしれない。 新型コロナウイルスに感染した後、補体系が変調をきたす可能性がある理由については明らかになっていない。 「私としては、このような形で補体が活性化した場合、 現在進行形で感染が起きている可能性を示していると考えます」と カリフォルニア大学サンフランシスコ校の免疫学者、ティモシー・ヘンリッヒ教授。 残存ウイルスが、補体系を活性化させ続けている可能性があるのだ。 なかなか修復されない細胞の損傷が、補体系を活性化し続けている可能性もある。 もしくは、全く別の原因があるのかもしれない。 「現時点での後遺症研究の根本的な問題は、相関関係は数多く明らかになっているものの、 証明されている因果関係があまりないことです」（同教授）。 後遺症の特徴の1つとして、補体の異常調節を指摘している論文は、今回発表されたものだけではない。 2023年10月、英国カーディフ大学医学部の免疫学者ポール・モーガン教授と同僚らが研究を公表した（まだ査読されていない）。 この研究でも、後遺症発症者の補体タンパク質濃度異常が明らかになっている。 この研究グループは、重度の新型コロナウイルス感染症から後遺症の発症まで、 患者の経過を追うことはできなかった。 どちらの研究グループも、マーカー自体は異なるものの、後遺症の前兆と見られる一連のマーカーを特定している。 シンガナヤガム博士は、こうしたマーカーが決定的な診断につながるかという点については懐疑的だ。 補体系が後遺症の一部の症状の原因であるならば、解決策はあるかもしれない。 補体系の活性化を阻害する治療薬はすでに存在する。 一部の希少遺伝性疾患や自己免疫疾患の治療用に認可されている治療薬だ。 一部の治療法は、重度の新型コロナウイルス感染症患者を対象としてすでに試験を実施しているが、結果はまちまちだ。 これは、研究者が補体の異常調節の兆候を示している患者のみを対象とする術を持たないことが 原因になっているかもしれない、とモーガン教授。 製薬会社が後遺症発症者を対象に治験を始める場合、 最も大きな恩恵を受けられそうな者を被験者として選定するという目的で前出のマーカーを利用できるかもしれない。 「抗補体薬による治療が、後遺症に対する初めての効果的な治療法になるかもしれません」と同教授。 すでに同教授のチームは、これらの治療薬を開発した企業と交渉を始めている。 こうした治療薬が仮に効果を発揮したとしても（これ自体も依然として大きな「もしも」だが）、 全員がその恩恵を受けられる可能性は低い。 後遺症は「異なる種類の症状の集合」だとシンガナヤガム博士は言う。 「後遺症の症状はブレイン・フォグ、疲労、胸痛などです。 患者ごとに、それぞれの症状の度合いが異なります」。 モーガン教授の研究によると、後遺症患者で明確な補体の異常調節があったのはわずか3分の1から半数程度。 この論文は、重要な知見を与えてくれるとヘンリッヒ教授は言う。 後遺症の原因に関する謎は、解明にはほど遠い。 「これが1000ピースのパズルだとすれば、今は縁が完成した段階です」と同教授は話す。 「良い出だしではありますが、パズル全体が完成したわけではありません」。 https://medicalai.m3.com/news/240213-news-mittr?dcf_doctor=false&portalId=mailmag&mmp=AI240216&mc.l=1013524282

腸内細菌叢の多様性が「健常児の認知機能」を予測する

2024年1月6日（土） 米ウェルズリー大学などの研究チームは、 「腸内細菌叢の違いが、健常児の認知機能全般や脳構造と関連していること」を明らかにした。 研究は、Science Advancesに発表されたもので、 米国立衛生研究所の資金提供によるECHO（Environmental Influences on Child Health Outcome）プログラムの一環となる。 研究は、ロードアイランド州プロビデンスにある「The RESONANCEコホート」の健康な子ども381人を対象としたもの。 小児の腸内細菌叢と認知機能との関連を調査したところ、 Alistipes obesiやBlautia wexleraeなどの特定の腸内細菌種は、より高い認知機能と関連していた。 逆に、Ruminococcus gnavusのような種では、認知スコアの低い子どもにより多くみられていた。 同時に、機械学習モデルを用い、腸内微生物プロファイルが脳構造と認知能力の変動を予測できることを示しており、 神経発達における早期発見と介入戦略の可能性が強調されている。 本知見は、認知機能と脳発達のバイオマーカー開発に道を開くものとなり得る。 また、小児期における腸内環境の重要性を浮き彫りにし、 保護者や医療提供者が食事・生活習慣について考慮すべきことを示唆している。 チームはさらなる研究の推進を表明しており、異なる環境下における成果の再現性を調査するとしている。 参照論文： Gut-resident microorganisms and their genes are associated with cognition and neuroanatomy in children https://medicalai.m3.com/news/240106-news-mat

脳しんとうから選手や兵士を守れ、衝撃を計測するマウスピース

2024年1月22日（月） 2023年は、CRISPR遺伝子編集技術を利用した鎌状赤血球症の治療法が米国と英国で承認された。 2023年の遺伝子編集療法に関する記事を振り返りながら、この療法に残された課題を考える。 アスリートや兵士が脳しんとうを起こした場合、 最も有益な対応は、とにかく競技場から退出させるか、その活動から離脱させて回復させること。 なぜ衝撃によって脳しんとうが起こったり、起こらなかったりするのかなど、 頭部負傷については多くのことが謎のままである。 頭部への衝撃に関して、豊富な情報を提供してくれる可能性のある新しい測定装置が開発されている。 軍事活動や競技から離れる必要があることを速やかに警告することで、 兵士やアスリートを脳損傷から守ることができる。 頭部外傷の真のリスクが認識されるまで、長い年月がかかった。 プリベント・バイオメトリクス（Prevent Biometrics）のマイク・ショーグレン最高経営責任者（CEO）は、 「10年前でさえ、大きな打撃を受けた人は、立ち上がって競技を続行するか、そのまま活動を続けるように言われていました」。 「現在では、頭部への大きな衝撃の軽減と、脳しんとうのリスクを理解することが、 スポーツと軍において最も重要視されるようになっています」。 プリベント・バイオメトリクスは、頭部への衝撃を正確に測定・記録する新しいセンサーの開発に取り組んでいる企業の1つ。 このセンサーは、脳しんとうの可能性を特定し、累積的な影響を研究するためのデータを提供するのに役立つ。 同社のアダム・バーチ最高科学責任者（CSO）によると、 科学者たちは長い間、頭部外傷に関わる衝撃の力を測定しようとしてきた。 「数十年前は、頭部への衝撃を研究するためにルーブ・ゴールドバーグ・マシン（まんが家のルーブ・ゴールドバーグ が考えた、 簡単にできることをあえて面倒な仕組みの連鎖で実行する機械）のような複雑な装置を使わなければなりませんでした」。 「歯型を材料にし、硬い板とサイコロより大きなセンサーを装備したものを、 長さ10ｍのケーブルでコンピューターに接続して使うこともありました。 装着者はよだれを垂らすし、データは完璧ではありませんでしたが、それが手に入る最高のものでした」。 プリベント・バイオメトリクスが開発した装置である「インパクト・モニタリング・マウスガード（IMM）」は、 クリーブランド・クリニック（Cleveland Clinic）によって最初に考案された。 装着者の口内にフィットし、監視ツールと実用的なマウスピースの両方の役割を果たす。 IMMは衝撃の力、位置、方向、回数を計算し、そのデータをBluetooth経由で他の機器に送信して評価することができる。 プリベント・バイオメトリクスはIMMを用いて、2000人を超える空挺兵を被験者とした五点接地（パラシュート・ランディング・フォール：PLF）を研究。 五点接地は、米陸軍が空挺兵の降下訓練プログラムの一環として開発した着地手法である。 パラシュート降下した兵士は、まず足から着地し、横に倒れ、着地の衝撃をふくらはぎ、太もも、 尻、背中に沿って順次分散させる。 正しく実行すれば、地面着地時の衝撃が吸収される。 一歩間違えると、兵士の後頭部が地面に叩きつけられる可能性がある。 IMMのセンサーは、この現象が考えられていたよりもはるかに頻繁に発生していることを明らかにした。 「降下の約5パーセントで、著しい頭部への衝撃が見られました」とバーチCSOは明らかにした。 「これは公表されている空挺部隊の脳しんとう発生率の約30倍です」。 一連の検査により、IMMが脳しんとうを引き起こす可能性があると検知した事例で、 実際に脳しんとうが起こっていたことが確認された。 兵士は着地がうまくいかなかったとしても、そのまま起き上がって活動を続けることが多い。 そのため、これまでの公式発表の数字には、肉体的に自力で立ち上がることができない兵士の負傷のみが反映されていた。 スポーツでも同様で、アスリートは負傷を報告するよりも、「忘れて前へ進め」と励まされることが多い。 プリベント・バイオメトリクスは、ワールドラグビーと協力して大規模なプロジェクトを進めている。 このプロジェクトでは、選手を監視し、コーチは負傷した選手をフィールドから連れ出して評価してもらえる。 ボクシングやラクロスなど他のスポーツ向けに、バイオコア（Biocore）、オーブ（ORB）、ヒットIQ（HitIQ）といった いくつかの計測器付きマウスピースが開発されている。 将来的には、多くの小さな衝撃の総合的な影響を評価し、 どのような状況下で深刻な累積傷害が引き起こされるのかを確認できるようにしたいとプリベント・バイオメトリクスは考えている。 「大きな衝撃だけでなく、小さな衝撃による総合的な影響を理解することも重要。 ボクシングの試合のようなものです。 第1ラウンドで受けた打撃は、その一発ではノックアウトに至らずとも、 最終的にノックアウトをもたらすかもしれません」（ショーグレンCEO）。 https://medicalai.m3.com/news/240122-news-mittr

アルツハイマー病の原因物質が毒性を示す過程の実時間観察に成功

2024年1月23日（火） 東京農工大学と三重大学の共同研究チームは、 アルツハイマー病の原因物質であるアミロイドβが、人工細胞膜中で毒性を持つ構造に変化する様子を リアルタイムに観察することに成功。 膜中のコレステロールが毒性構造への変化を促進することや、カテキンが毒性構造を阻害することを見い出した。 アミロイドβ（Aβ）は凝集性が高く、単量体（モノマー）から中間体の重合体（オリゴマー）を経て、アミロイド線維を形成する。 中でも、Aβオリゴマーに強い細胞毒性があることがわかっている。 オリゴマーの細胞毒性機構の一つとしてチャネル（細胞膜を貫通する孔）形成があり、 神経細胞膜中に孔を開けることで細胞死を引き起こすが、 これまでAβが膜中でモノマーからオリゴマーに凝集していく過程は確認されていなかった。 研究チームは、マイクロデバイスを用いたチャネル電流計測によって、 Aβモノマーが脂質膜（人工細胞膜）中で、凝集してチャネルを形成していく過程を2時間にわたって観察。 膜中でAβモノマーが凝集してオリゴマー化し、チャネルを形成することを発見した。 続いて、神経細胞膜を模倣した人工細胞膜を用いて観察したところ、 膜中のコレステロールがAβの膜中でのチャネル形成を促進することがわかった。 さらに、Aβの凝集阻害剤であるカテキンの一種EGCGのAβチャネルへの作用を調べた結果、 EGCGはAβの凝集だけでなく、膜中に形成されたチャネルの活性も阻害することを見い出した。 今回の成果により、Aβと神経細胞膜との相互作用の解明が進み、アルツハイマー病の治療法開発に貢献することが期待される。 研究論文は、米国科学アカデミー紀要ネクサス（PNAS Nexus）に2023年12月14日付けで掲載。 https://medicalai.m3.com/news/240123-news-mittrNF2

脳波データを用いた「認知症自動判断AI」開発、精度は最高で91% 大阪大

2024年1月24日（水） 大阪大学の研究グループが、安静時の脳波を解析するAI（人工知能）を開発し、 健常もしくは認知症（アルツハイマー病、レビー小体型認知症、もしくは特発性正常圧水頭症） の識別が可能になったと発表。 開発したシステムは、AIの学習に利用していない施設の脳波データに対しても有効性が認められ、 さらに、認知症や軽度認知障害の原因 (背景病理) も推定できるという。 ●国内最大規模の脳波認知症データセットを構築、性能を検証 脳波にAIを適用することで、アルツハイマー型認知症と健常者を識別、 あるいは認知症状の程度を推定することができるという先行研究は多く上がっている。 しかしこれらの多くは単施設かつ少数の脳波データを対象とした評価であり、 一般的に脳波データに関しては施設に特有の特徴が含まれていることが多いため、 他施設の脳波を正確に識別できないという課題がある。 また、脳波からは、現在多くの未判定の患者が存在すると思われる軽度認知障害（MCI）の背景病理を推定することは困難だった。 MCIの背景病理はMRI 検査や PET検査、脳脊髄液検査などの高価かつ侵襲的な検査、計測データを解釈するために 経験豊富な専門医の診断も必要であるため、 高齢社会の対応のひとつとして、精度を担保したうえでより安価、迅速な診断手法が求められている。 研究グループでは、三施設の専門医グループがMRI、PET、認知機能テストなどの包括的な診断を行うことで、 570名の被験者の背景病理を同定することにより、国内最大規模の脳波認知症データセットを構築した。 このデータセットを利用し、脳波マイクロステートを捉えるよう設計された AI モデルを構築、性能を検証した。 結果、1つの施設 （＝大阪大学医学部附属病院） のみで脳波を学習したAI でも、 学習に用いていない施設 （＝高知大学医学部附属病院と日本生命病院） の脳波を識別できることを確認した。 健常群と認知症群を、81–91 %の精度で識別できている。 認知症・軽度認知障害の背景病理の推定に関しては、 軽度認知障害の背景病理がアルツハイマー病群、レビー小体型認知症群、 もしくは特発性正常圧水頭症群かを72%の精度で推定することに成功した。 研究グループではこれらの結果により、認知症の早期発見が脳波によって可能になったとし、 また、軽度認知障害と認知症の間に共通する脳波特徴があることが示唆されたため、 これらの疾患の原因解明の糸口となる可能性があるとしている。 論文リンク：A deep learning model for the detection of various dementia and MCI pathologies based on resting-state electroencephalography data: A retrospective multicentre study（Neural Networks） https://medicalai.m3.com/news/240124-news-medittech

阪大など、細胞老化を抑制する新たな分子メカニズムを解明

2024年1月18日（木） 大阪大学、奈良県立医科大学などの共同研究グループは、 細胞小器官であるミトコンドリアとリソソーム両者のクオリティーコントロールを介して、 細胞老化を抑制する新たな分子メカニズムを明らかにした。 近年、細胞老化や様々な加齢関連疾患において、 損傷を受けて機能低下したミトコンドリアやリソソームが共に蓄積していることが報告され、 細胞老化や様々な加齢関連疾患における共通した特徴であることがわかってきた。 しかし、ミトコンドリア、リソソームを制御する共通の機構があるのかどうか、 両者のクロストークの分子機構、またその老化における意義は不明であった。 研究チームは今回、オートファジー・リソソームの機能を制御するマスター転写因子「TFEB（Transcription Factor EB）」に着目。 ミトコンドリアとリソソームがストレスを受けた際の遺伝子発現変化を解析することで、 TFEBがヘキソキナーゼ・ファミリーのひとつ「HKDC1（hexokinase domain containing 1）」の発現を直接制御して、 両者のクオリティーコントロールに必須の働きを持つことを発見した。 さらに、HKDC1が傷ついたミトコンドリアのオートファジーによる除去および傷ついたリソソームの修復を促進し、 細胞を健康に保ち細胞の老化を抑制することを明らかにした。 研究成果は、TFEB-HKDC1経路の調節を介した老化抑制や加齢性疾患の治療法への応用に役立つことが期待される。 「米国科学アカデミー紀要（Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America）」に 2024年1月3日付けでオンライン公開された。 https://medicalai.m3.com/news/240118-news-mittrNF?dcf_doctor=false&portalId=mailmag&mmp=AI240126&mc.l=1009087026