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内部から心臓をスキャンするインプラントされたマイクロレーザ

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July, 8, 2020, St. Andrews--University of St Andrewsの研究チームは、より効果的な処置の開発に役立てるために心臓疾患の理解を向上させる開発を行った。国際研究チームの主導により、Dr Marcel Schubert他の研究者は、微小レーザを個々の心臓細胞に埋込み、これらのレーザが発する光を分析することで、心筋の収縮をモニタした。研究成果は、Natrue Photonicsに発表された。心臓機能をチェックスために医者は患者の脈をとり、血圧を測り、心臓の機能やリズムについて全体的な情報を提供する心電図(ECG)をとる。しかし、心臓の様々な部分に起こっていることについてはほとんど情報がない。心エコー図や他の高度な方法は、より局所的な情報を提供できるが、さらに進んだ、特に幹細胞あるは移植組織を調べる処置では、心筋を形成する個々の細胞の収縮を追跡する必要がある。
 これを行うことは、人間の患者で一般に見られる重要な心疾患を調べるために通常利用されている動物モデルでは、少なくとも、理解の向上が見込め、したがって効果的な処置につながる。最新の研究では、微小レーザを心臓内部に設置した。そこでレーザは、顕微プローブとして機能する。心臓の鼓動ごとに、これらのレーザが放出する光の色がわずかに変化するが、明確に検出できる程度である。したがって、時間とともに心臓の細胞の収縮を正確にエンコードできる。University of St AndrewsのDr Marcel Schubert,は、「色の変化は、大きな驚きだった。それは、心筋細胞の細胞構造で今まで認識されていなかった変化によって起こると考えられる」とコメントしている。
 また、Malte Gather教授は、「われわれのレーザから得られるデータは、医者が記録するECGに似ている。しかし、われわれの場合、それは、今日、他の光学顕微鏡が見ることができるようりももっと深い組織から来るものである」と話している。研究は、まだ初期段階であるが、現在の研究が証明していることは、レーザは個々の生きた細胞内部および心臓全体の高速の動的プロセスを解明するということである。その新しい方法が、世界中の研究室で適用されるまでに、もっと研究が必要であるが、研究チームは、細胞内のレーザが主流となることに楽観的である。マイクロレーザは、すぐに数100万生産できる。
 また、多くの最新顕微鏡に比べると、レーザ放出の分析に必要な追加インフラストラクチャは、比較的安価であり、他の研究所が、その方法を利用して変更できるように、研究チームは、すべてのプロトコルとレーザ出力を自由に利用できる「光ECG」に変換するソフトウエアを作成した。研究チームはすでに、新開発のナノレーザを心収縮の光センサにする次のマイルストーンに向かって取り組んでいる。現在の研究で使用されているマイクロレーザよりも1000倍小さいので、これらのレーザは、さらに多用途性、バイオ適合性が高まる。したがって、長期的研究や臨床関連心臓治療の新たな方法のアプリケーションに道を開く。

(詳細は、https://news.st-andrews.ac.uk)