新型コロナウイルスの「多種の変異株の感染を阻害できる」スーパー抗体を開発、富山大学

2021年6月22日（火） 富山大学の研究グループが、 １つの抗体で新型コロナウイルスの多種の変異株にも対応できる中和抗体を、 人工的に作成することに成功した。 独自に「スーパー中和抗体」と命名し、 世界最速レベルで抗体を作成できると実用化に自信をみせている。 富山大学の医学系と遺伝子情報工学系の複数の研究者からなるグループ。 同大学は、抗体の作成や評価に関する14の国内外の特許を保持しており 「世界最速レベルで抗体を作製し性能評価できる技術」を持っている。 それらの技術を組み合わせれば、従来２ヵ月以上かかるプロセスを１～２週間で完了できるとし、 今回新型コロナウイルスの増殖を防御する中和抗体を実験的に作成する取り組みを行った。 具体的には、まず新型コロナウイルス感染症の回復患者の血清中の中和活性を測定し、 防御力の強い中和抗体を持つ患者を選定。 次にその患者の血中細胞のなかから、ウイルスと強く結合する抗体を作成している細胞を選び出し、 その中から抗体遺伝子を取り出して、遺伝子組換え抗体を作成した。 研究グループでは、この抗体の中からさらに感染防御力に優れた抗体を特定し、 最終的に多種の変異株の感染を防御する「スーパー中和抗体 28K」を取得することに成功した。 この抗体に関してはすでに特許を申請済みで、以下の新型コロナウイルスの様々な株に対応できる。 野生株：武漢で最初に発見された SARS-CoV-2 ウイルスの原型 B.1.1.7（Alpha, 英国）：スパイク蛋白質の RBD に N501Y 変異を有する B.1.351（Beta, 南アフリカ）：スパイク蛋白質の RBD に K417N/E484K/N501Y 変異を有する B.1.617.1（Kappa，インド）：スパイク蛋白質の RBD に L452R/E484Q 変異を有する B.1.617.2（Delta, インド）：スパイク蛋白質の RBD に L452R/T478K 変異を有する B.1.427/429（Epsilon，カリフォルニア）：スパイク蛋白質の RBD に L452R 変異を有する P.1（Gamma, ブラジル）についても B.1.351（Beta, 南アフリカ）と同じ変異部位に変異を有するため、 同様に感染防御できると想定されるが、実験による確認はしていない。 研究グループでは、このスーパー抗体を軽症・中等症から急激にウイルスが増殖し 重症化に移行する段階で迅速に投与すれば、重症化を強力に抑制できる。 開発したこの抗体は、既存の変異部位を避け「新型コロナウイルスの感染にとって重要な部分と結合する」と 推定されるため、新たな変異株に対しても防御できる可能性があり、 今後現れる別の新たな変異株流行をも早期に制圧できる可能性を秘めている。 富山大学は今後、製薬会社との共同事業化等により実用化に向けた対応を急ぎたいとしている。 https://medicalai.m3.com/news/210622-news-medittech

唾液検査で大腸がんを検出、検出時間1分で精度83.4% 慶大先端生命研が開発

2021年7月9日（金） 慶應義塾大学先端生命科学研究所(慶大先端生命研）は、 新たに開発した多検体同時測定技術を活用し、 唾液中のがんマーカーであるポリアミン類を1検体あたり1分で測定することに成功した。 大腸がん患者と健常者の検体を用いた検証では、 83.4%の精度でがんを検出できたとする結果も発表。 この数値は、既存の大腸がんのバイオマーカーより精度が高く、 患者負担を軽減し、かつより精度の高い検査の実用化が期待される。 成果を発表したのは、慶應義塾大学先端生命科学研究所の曽我朋義教授、 五十嵐香織技術員らの研究グループ。 今回研究グループが採用したポリアミン類は、大腸がん、膵臓がんなどのがん患者の唾液や尿で 急激に増加することが知られているが、既存の方法では1検体の測定に10分以上必要とされている。 この時間と費用のハードルを突破するため、 研究グループは既存の測定法である「CE-MS法」※1を拡張した「多検体同時測定 CE-MS 法」を開発。 具体的な手法は、まずキャピラリー（毛細管）に唾液検体40検体分を1度に順次注入するというもの （図1ではa 黄色、赤、緑、青の4 検体)。 泳動バッファ(BGE)も交互に順次注入し、その後電圧をかける。 唾液中のポリアミン類などのイオンは質量分析計(MS)方向に移動するが、 唾液検体にかかる電圧とBGEにかかる電圧に違いが出るため、それぞれの移動速度にも違いが生じ、 結果、ポリアミン類などのイオンは各検体と BGE の境界でスタックされる(図 1b)。 その後、検体とBGE の液が混合すると印加電圧は一定になるため(図 1c)、 一定の移動速度でポリアミン類などは MS に向かい、それぞれの化合物が持つ固有の質量で検出される(図 1d)。 研究グループではこの測定法の応用として、 東京医大で採取された健常者 20 例、大腸がん患者 20 例、計 40 検体の唾液中ポリアミンを測定。 結果は、どのポリアミンも健常者と比べ大腸がん患者で高値を示し、 40 検体を40 分(サンプル注入 20 分、測定 20 分)で分析できた。 検証として、健常者 57 例、大腸良性ポリープ患者 26 例、大腸がん患者 276 例から採取した 唾液中のポリアミン類を測定したところ（図4）、 健常者や大腸良性ポリープ患者に比べ、大腸がん患者で 3 種類のポリアミン濃度が有意に高くなっていることが判明。 3つのうち「N1-アセチルスペルミン」に関しては、 大腸がん患者を 83.4%の精度で非がん患者と区別できることが分かった。 この精度は、既存の大腸がんの血液マーカーである CEA、CA19-9、NSE など(精度 56-77%)より高い精度で 大腸がんを診断できることを示している。 研究グループの杉本昌弘教授らは、唾液検査を主幹事業とするベンチャー「サリバテック」を創業、 同社へ技術移転することで既存検査の大幅なコストダウン、大規模化を実現できると見込んでいる。 グループの曽我朋義教授は「本法は唾液のポリアミン測定による大腸がんの診断の大規模・迅速分析を実現した。 ポリアミン以外の低分子マーカーの臨床応用も実現する測定技術であると考えている」 研究成果は、論文として分析化学誌『Journal of Chromatography A』電子版に掲載。 ※1 キャピラリー電気泳動-質量分析計(CE-MS)法 試料を細長いキャピラリー(内径 50μm、長さ 1m)に導入後、その両端に高電圧を加えることにより、 イオン性を持つ物質がキャピラリー内を異なった速度で移動する原理を利用して分離後、 質量分析計に導入し各物質の同定、定量を行う方法。 外部リンク（論文）：High-throughput screening of salivary polyamine markers for discrimination of colorectal cancer by multisegment injection capillary electrophoresis tandem mass spectrometry（Journal of Chromatography A） https://medicalai.m3.com/news/210709-news-medittech

女子サッカー選手は脳損傷のリスクが高い

Nature ダイジェスト Vol. 18 No. 7 | doi : 10.1038/ndigest.2021.210708 原文：Nature (2021-04-30) | doi: 10.1038/d41586-021-01184-8 | Head-injury risk higher for female soccer players, massive survey finds 米国の高校生アスリートにおける脳震盪の発生率とその原因に関するデータから、 男女間で顕著な違いがあることが明らかになった。 ペンシルベニア大学ペレルマン医学系大学院（米国フィラデルフィア）、 ミシガン州立大学（米国イーストランシング）、グラスゴー大学（英国）の研究チームが、 米国ミシガン州の高校に通う約4万3000人の男子サッカー選手と 約3万9000人の女子サッカー選手の3年間の調査データを分析し、 その結果を4月27日付でJAMA Network Openに発表。 スポーツに関連した頭部損傷の発生率は男女間で顕著な差があり、 女子の脳震盪の発生率は男子の1.88倍である。 今回の研究を主導したグラスゴー大学の神経病理学者William Stewartは、 研究者たちは以前から男子よりも女子の方が頭部を負傷することが多く、 回復に要する時間も長いのではないかと考えていたが、具体的なデータが不足していた。 「女性アスリートに関する研究はほとんど行われていないのです」 ミシガン州高等学校体育協会が、2016年度から2018年度にかけてスポーツ傷害に関する 大量のデータを収集したことで、女性アスリートの脳震盪のリスクが本当に高いのかどうかを 検証することが可能になった（「脳震盪のリスク」参照）。 「男子と女子の間には、確かに違いがありました」とStewartは言う。 脳震盪の原因も、男女で大きな差があった。 男子は、他の選手と激突して脳震盪を起こすことが最も多く、 報告された脳震盪の半数近くがこの形で起きていた。 女子の場合、ボールやゴールポストなどの物と衝突して脳震盪を起こすことが多かった。 男子は女子に比べて、頭部損傷が疑われた直後にプレーから外されることが多かった。 Stewartは、女子の頭部損傷のメカニズムが男子と異なっていることは重要な発見であると考え、 「これは、女子の脳震盪がフィールドであまり気付かれなかった理由の1つかもしれません」。 試合中に潜在的な頭部損傷を発見する方法から、 選手を治療する方法やプレーに復帰させる時期まで、現在使用されている脳震盪管理システムは、 ほぼ男性アスリートを対象とした研究のみに基づいて規定されている。 脳震盪の管理については、現行のような男性基準の画一的なアプローチではなく、 性別に応じたアプローチを検討する必要があるかもしれない。 サッカーでのヘディングを制限することや、女子の試合では医学的な訓練を受けたスタッフを 多めに配置したりすることなどが考えられる。 スウォンジー大学（英国）でバイオメカニクスと頭部損傷を研究しているLiz Williamsは、 2020年に女性ラグビー選手とその負傷歴に関する国際的な大規模調査を実施。 彼女はStewartの調査結果に全く驚かず、 「私たちの発見はどれも同じです。女性は男性よりも脳損傷を受けやすいのです。 個人的には、脳損傷の発生率は報告されている数字よりも高いと考えています」。 https://www.natureasia.com/ja-jp/ndigest/v18/n7/%E5%A5%B3%E5%AD%90%E3%82%B5%E3%83%83%E3%82%AB%E3%83%BC%E9%81%B8%E6%89%8B%E3%81%AF%E8%84%B3%E6%90%8D%E5%82%B7%E3%81%AE%E3%83%AA%E3%82%B9%E3%82%AF%E3%81%8C%E9%AB%98%E3%81%84/108199

変異株COVID-19にも有効、点鼻型ハイブリッド抗

Nature ダイジェスト Vol. 18 No. 7 | doi : 10.1038/ndigest.2021.210711 原文：Nature (2021-06-04) | doi: 10.1038/d41586-021-01481-2 | Antibody-laden nasal spray could provide COVID protection — and treatment 経鼻送達可能なハイブリッド抗体が作製された。 この抗体を投与すると、SARS-CoV-2に感染したマウスで 肺に存在するウイルスの量を急激に減少させることができた。 バイオエンジニアリングによって作られた抗体は、 ウイルスがマウスの肺に定着するのを阻止することができる。 重症急性呼吸器症候群コロナウイルス2（SARS-CoV-2）の変異株に対抗するために設計された 抗体を鼻腔内に噴霧すると、多くの変異株に対して強力な防御効果が得られることが、 まずはマウスで確認された。 効果を示した変異株には、懸念される変異株（VOC）と位置付けられている アルファ株（B.1.1.7；旧英国型）やガンマ株（P.1；旧ブラジル型）、 ベータ株（B.1.351；旧南アフリカ型）のほか、21の変異株が含まれている。 パンデミック（世界的流行）の初期から、 科学者たちはCOVID-19（新型コロナウイルス感染症；SARS-CoV-2によって引き起こされる感染症）の 治療薬となる抗体を開発しようと努力してきた。 現在、数種類の抗体薬が後期臨床試験に入っており、 米国などの規制当局により緊急時の使用が承認されているものもいくつかある （2021年6月号「COVID-19の抗体治療に、先入観を覆す有望な結果」参照）。 しかし、テキサス大学ヒューストン健康科学センター（米国）の抗体工学者であるZhiqiang Anは、 医師の間では抗体治療はあまり人気がないと話す。 一因として、現時点で入手可能な抗体薬が点滴によって投与するタイプのものである。 ウイルスが主に存在している気道に直接送達するわけではないため、 効果を得るには大量の投与が必要となるのである。 SARS-CoV-2変異株の中に、既存の一部の抗体に耐性があるように思われるものが出現していることも問題だ。 Anらは、鼻の中に直接送達できる抗体の開発に着手した。 彼らは健康な人々から採取した抗体ライブラリーを調べ、 その中からSARS-CoV-2が細胞に付着・侵入する際に使用する部分を認識できる抗体に着目。 有望そうな候補の1つはIgG抗体。 IgG抗体は感染後に出現する時期は比較的遅いものの、 侵入してくる病原体に合わせて正確に作られているからだ。 研究チームは、SARS-CoV-2に対する中和作用を持つIgG抗体（左上）のFv部を、 IgM抗体とIgA抗体に導入して、ハイブリッド抗体を作製した。 SARS-CoV-2を標的とするIgG抗体の抗原結合部位である可変部断片（Fv）を、 IgM抗体という別の種類の分子のFv領域に組み込んだ。 IgM抗体は、幅広い種類の感染症に対して最初に応答する抗体である。 研究チームが作製したIgM抗体は、20種類以上のSARS-CoV-2変異株に対して、 IgG単独よりもはるかに強い「中和」効果を発揮した。 研究チームは、改変したIgM抗体を感染の6時間前または6時間後にマウスの鼻に噴霧すると、 感染から2日後にマウスの肺に存在しているウイルスの量が急激に減少した。 ソルボンヌ大学（フランス・パリ）の免疫学者であるGuy Gorochovは、 この研究は「エンジニアリングの偉業」だと称賛する一方、 この抗体がヒトの体内でどのくらい持続するかなど、明らかにすべきことがまだ残っている。 Anは、この抗体の鼻腔スプレーが、SARS-CoV-2に曝露した人々が使える化学的マスクのようなものとして、 ワクチンでは十分な防御ができない人々のための追加の防御策として利用されることを想定。 IgM分子は比較的安定しているので、薬局で購入して緊急時に備えて保管しておくこともできるかもしれない。 Anの研究に協力したバイオテクノロジー企業IGM Biosciences（米国カリフォルニア州マウンテンビュー）は、 この抗体の臨床試験を行う予定。 https://www.natureasia.com/ja-jp/ndigest/v18/n7/%E5%A4%89%E7%95%B0%E6%A0%AACOVID-19%E3%81%AB%E3%82%82%E6%9C%89%E5%8A%B9%E3%80%81%E7%82%B9%E9%BC%BB%E5%9E%8B%E3%83%8F%E3%82%A4%E3%83%96%E3%83%AA%E3%83%83%E3%83%89%E6%8A%97%E4%BD%93/108201

アイポア、微粒子分析で新型コロナ検査、AI活用、7分で識別

アイポア（東京都渋谷区）は、 半導体薄膜と人工知能（AI）を組み合わせた独自の微粒子分析技術を 新型コロナウイルス検査に適用することを目指す。 微粒子が半導体薄膜に開けた微細な孔を通過する時に生じるパルスを計測、 その波形を切り出して学習ずみAIが識別する。 唾液検体による臨床研究では、約7分という短時間でPCR陽性一致率95％と高い識別性能を実証した。 直野典彦代表取締役は「従来の手法では実現できなかった短時間・高精度の検査技術として実用化を急ぎたい」 アイポアの設立は2018年。 内閣府のImPACT（革新的研究開発推進プログラム）の一環として、 大阪大学が中心となって開発した「ナノポアによる1粒子識別技術」の実用化を目指している。 ナノ粒子計測技術は、創業者で非常勤取締役である谷口正輝・大阪大学産業科学研究所教授の研究成果。 微細な孔を開けた、窒化ケイ素薄膜を表面に形成したシリコン基板をセンサーに用いる。 電荷を持った対象粒子が、孔を通過する際のイオン電流の変化をパルスとして読み取る。 その波形信号を増幅してデジタル化、アイポアが開発したAIソフトウエアで解析・識別する。 センサーモジュールは朝日ラバー、NOKと、微粒子計測装置はアドバンテストと協力して製品化した。 昨年10月、理化学研究向けの微粒子分析ソリューションとして発売したが、 「社会的な意義を考えて新型コロナの検査向けに実用化することを最優先する」（直野氏）ことにした。 日本医療研究開発機構（AMED）によるウイルス等感染症対策技術開発事業の下、 阪大と共同で実施した唾液検体44例の臨床研究ではPCR検査との陽性一致率95％、陰性一致率92％。 識別時間は合計約7分で、前処理2分、計測5分、AI解析1秒だった。 現在、汎化性能を評価中で、700例以上でも同水準の結果が得られている。 新型コロナウイルスの検査手法は、PCR検査と抗原検査の2種類。 PCR検査は高精度だが、判定には早くても3時間程度かかる。 抗原検査は判定時間は約30分と短い半面、精度に課題がある。 アイポアの技術は短時間・高精度だけでなく、試薬を使わず専門的な技能も不要といった優位性がある。 「新型コロナ検査は、ワクチンと同様に規模が求められる。 量産に向けて、安定的な精度確保など提携各社と課題解決に取り組んでいる。 できるだけ早く空港など現場での実証実験を始めたい」（直野氏）。 https://medicalai.m3.com/news/210508-news-kagaku

ＡＬＳの進行抑制に効果 ｉＰＳで見つけた薬 慶大「世界初」、治験で

2021年5月21日 (金)配信共同通信社 慶応大は２０日、人工多能性幹細胞（ｉＰＳ細胞）を使って有望な既存薬を探し出し、 全身が動かせなくなる難病「筋萎縮性側索硬化症（ＡＬＳ）」の患者への臨床試験（治験）で 病状の進行を約７カ月遅らせる効果を確認したと発表。 患者のｉＰＳ細胞で病気を再現し、効果が高い薬を見つける「ｉＰＳ創薬」の手法を活用。 チームは「世界で初めてｉＰＳ創薬の有効性をはっきりと示した」。 チームは、患者の血液細胞からさまざまな細胞になるｉＰＳ細胞を作製し、 神経細胞に成長させ、既に別の病気で使われている１２３２種類の薬を加えて効果を調査。 安全性や脳内に薬剤が入るかどうかを勘案するなどして、 パーキンソン病の薬「ロピニロール塩酸塩」を候補に選んだ。 治験の対象は、ＡＬＳ患者２０人。 片方のグループには半年間、毎日薬を投与。 別のグループには、有効成分が入っていない偽薬を飲んでもらった。 その後の数カ月は両グループともに薬を投与した。 死亡または病状が悪化するまでの期間を比較した結果、 偽薬を与えたグループでは約２２週間だったが、 最初から薬を投与したグループでは約５０週間で、約７カ月の差が出た。 具体的には、偽薬のグループでは１年後までに約９割の患者が歩けなくなったり、 しゃべれなくなったりしたのに対し、薬を投与したグループでは約４割にとどまった。 ＡＬＳは、筋肉を動かす脳内や脊髄の運動神経の障害で筋力低下などが起きる病気で、 国内の患者は約１万人。 発症してから死亡したり呼吸器の装着が必要となったりするまでの期間は、２０～４８カ月。 チームの岡野栄之教授（再生医学）は、 「一日も早くＡＬＳが致死性の病気でなくなるよう最大限の努力をしたい」 今後はさらに患者の数を増やして有効性を詳細に確認する。 別の病気で既に使われている薬を転用して、特定の病気に役立てる試みも創薬の一手法。 ※ｉＰＳ創薬 患者から提供を受けた血液や皮膚の細胞から人工多能性幹細胞（ｉＰＳ細胞）を作り、 神経など狙った細胞に成長させて培養皿の上で細胞の衰えなど病気を再現、 薬剤を投与して効果があるものがないか網羅的に調べる手法。 患者の負担も小さく、既に認可されている薬を使った場合は、 安全性の確認や実用化に向けた手続きを簡略化できる利点がある。 ２０１０年代から国内外で難病などに対する臨床試験が進められている。 https://www.m3.com/news/general/917868

パナソニック、歩行トレーニングロボットを開発、AIで最適な運動負荷

2021年5月18日（火） パナソニックは、「歩行トレーニングロボット」の量産モデルを開発。 歩行に不安を感じ始めた高齢者に安全・効果的な歩行運動を提供する。 今月から介護・福祉施設、病院向けに同ロボットを用いた 「歩行トレーニング支援サービス」を開始。 AI（人工知能）が一人ひとりに最適な運動負荷をかけ、効率的な運動を提供。 2024年度に利用1500台を目指す。 同ロボットは、押して進む力に対しモーターが抵抗するように動き、 緩いスロープを上がる程度の運動負荷をかける。 通常の歩行に比べ、約50％の運動強度向上が見込める。 負荷による支持の効果で歩行の安定性も向上。 一定速度以上での歩行のブレーキやアラートの安全機能も搭載し、 生活支援ロボットの安全性に関する国際規格ISO13482認証を取得。 ロボットにIDカードをかざすと、一人ひとりにあわせハンドルの高さを自動調整。 目標設定して歩行するだけで、AIが日々の歩行状態を学習し最適な運動負荷を設定する。 歩行速度、距離、左右のバランスなどの歩行データがリアルタイムでデータベースに蓄積され、 定期的な測定では把握しにくい細かな状態の変化を明確に把握。 データを見える化・共有しモチベーション向上につなげる。 ハンドル搭載のセンサーと車輪の回転情報を取得するセンサーから得られる情報を 時系列データとして組み合わせ、特徴を抽出して歩行速度・継続性、安定性、バランスなど歩行能力を推定。 一人ひとりの身体機能に合わせた運動負荷、目標距離、目標時間のトレーニングプランを最適化する。 デイサービスセンターで9カ月間利用した結果、長期の利用と一定の歩行能力向上を確認した。 同ロボットは、4G回線を経由してクラウド上のサーバーと接続する。 利用者はログインして歩行し、施設スタッフはトレーニングプランと記録を管理する。 同サービスを用いると、1時間に5～6人のトレーニングを提供可能。 サービスの基本セットは、ロボット本体と登録者数分のIDカード、充電アダプタ、サーバーログイン情報。 初期費用は25万円、3年契約の月額利用料が3万円。 https://medicalai.m3.com/news/210518-news-kagaku?dcf_doctor=false&portalId=mailmag&mmp=AI210521&mc.l=739316511