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ミシガン州立大学、心臓発作を事前に検出

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August, 25, 2021, Northbrook--Spartan主導チームが開発した新しいイメージング技術は,光、音とナノ粒子を使って脳卒中や心臓発作の原因となるプラークを検出する。

心臓発作が警告信号を発するなら、患者は、それを回避するチャンスが得られる。研究チームが開発した新しいイメージング技術の背景にある考えである。

「われわれは動脈に光を照射する。そこには、その光を吸収できるある種の粒子を供給している。そのエネルギー放出の生成物として、われわれが検出し、3D画像を作るために使えるような方法で、粒子は音声信号を送り返す」とミシガン州立大学工学部、准教授、Bryan Smithは説明している。

その音声信号は人の耳には聞こえないが、超音波のトランスデューサで簡単に捉えられる。チームによると,この技術を使って動脈硬化性プラーク、脂肪の塊を直接撮像できる。その脂肪の塊が動脈内に蓄積すると、心臓発作につながる。

チームは、その新技術をマウスで紹介した。これは、人で使用するための技術にする最初のステップ。研究成果は、Advanced Functional Materialsに発表された。

「われわれの新技術の力は、選択性にある」とSmithは言う。

「プラークを撮像する他の方法があることは確かであるが、この戦略を区別しているものは、それが細胞である点。われわれは、特にマクロファージとモノサイト(単球)に注目している。これらは、第1に不安定プラーク生成に最も関わりがある」。

特別なプラークが脳卒中や心臓発作に関与しているかどうかを証明することは難しいが、Smithによると、優勢な考えは、不安定プラークが最も危険である、と言うことである。これらは、破裂し,その結果、血管を詰まらす炎症性プラークである。

アテロームだけでなく、不安定プラークは、多くの免疫細胞を含んでいる。多くのマクロファージやモノサイトである。研究チームは、炭素原子でできた微小管、ナノ粒子を開発した。これらは自然に、特にこれらの細胞を探し出す。

その粒子をマウスに注入し,研究者は、プラークに集合している特定の免疫細胞を探すためにチューブを挿入。次に動脈にレーザ光を照射する。プラークがあれば、その粒子が光を吸収し、音波を発する。チームは、この音響信号を利用して、プラークを見つけ、可視化する。

「正常な血管に対してプラークのある血管を見ると、プラークのある血管には多くのマクロファージやモノサイトがある。われわれの方法は,実際にマクロファージとモノサイトに注目している。他の細胞タイプは、そのナノ粒子を吸収しない」(Smith)。

光と音の結合、光音響効果という考えは、1800年代遅く、Alexander Graham Bellに遡る。しかし、その考えから医療診断に行くには、レーザや超音波などの重要技術の開発が必要だった。同技術は、成熟している。FDAが今年早期に乳ガン検出のために光音響イメージング装置を承認した。
 将来的には、医者は、研究チームのナノ粒子を利用するイノベーションによる正確かつ非侵襲的方法で動脈硬化性プラークをイメージングするようになる。

(詳細は、https://msutoday.msu.edu)