日本が人工臓器の分野でリードし続けるためには！？
ゆるりぃ開設200日目記念、「Mou」の過去の5記事一挙公開！
第五弾、人工臓器への認知度向上が、鍵！？
人工臓器をとりまく現在
「先端技術と融和」をテーマに、10月28日から、第2回国際人工臓器学術大会と第45回日本人工臓器学会大会が大阪市で合同開催された。人工心臓や人工肝臓、さらには人工眼など最先端の展示や発表があった。数々の人工臓器が我々の身近に浸透しつつある中、製品の実用化に向けての日本の課題も浮き彫りになった。
大会には約千人が参加した。主催した日本人工臓器学会(JSAO)の妙中義之会長によると、今大会は展示部門にかなり力を入れたという。人工臓器の分野に新規参入を検討中の企業の出展を積極的に促した。目玉は、異業種企業のニーズとシーズ（需要と供給）を仲介する大阪商工会議所が初出展したことだ。これにより、企業同士の連携が促進されるはずである。
背景には、妙中会長の次のような想いがあった。
「日本に足りないのは、技術を世の中に広めるための推進力だ」
人工臓器開発に新規参入する日本の企業は決して多くない。理由としては初期投資が高く実用化までの期間が長いこと。そして、医療事故が起きた際の風評被害のリスクが大きいことがあげられる。
世界的にみると、日本は人工臓器の分野をリードしてきた。欧州、米国と日本が人工臓器研究の３極として活動してきた。数年前にその３団体の上部組織として国際人工臓器連合(IFAO)が発足し、各国の連携が進み始めた。新組織による国際学会は今回が２回目である。
これまで３極の一つだった日本だが、国内の現状をみると、今後も世界の最先端をいくとは限らない。妙中会長が指摘するように、「技術を世の中に広めるための推進力」が不足しているからだ。その推進力を生み出す仕掛けが、円滑に開発を進めるための様々なガイドラインの作成である。現在、厚生労働省と経済産業省が主体となって、人工臓器・医療機器開発や臨床試験の進め方、安全性に関するガイドラインを作成している。JSAOは学会の立場から人工心臓などの領域で大きく貢献した。今大会でも、ガイドラインや製品化に関するパネルディスカッションが行われた。
社会全体との融和も重要となる。「医療事故が発生したとき、事故を起こしたことを叩くだけではなく、どう改善するかに焦点を当てて議論するポジティブな姿勢が欲しい」と妙中会長は指摘する。
推進力と抑制力のバランスを上手くとるためには、専門家集団、企業、市民やマスコミを含めた社会全体が、積極的にコミュニケーションをとっていくことが求められる。
人工臓器は、近い将来、身近な治療法となるのだろうか、、
その行く末に興味があるなら、、、リバコミ！
日本学術賞特集！-第2回- 恩賜賞受賞 「人工臓器はできるのか！？」
移植において、世界と日本で状況が逆転する課題とは？
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第四弾、肺移植の現場から、肺移植の課題を探る！
拒絶反応と戦う肺移植の医療現場から
―臓器移植の現状と問題―
１９９７年に臓器移植法が施行されてから、脳死ドナーの臓器提供による移植が可能となった。あれから10年、医療現場はどんな問題を抱え、奮闘しているのだろうか。生体肺移植数が日本１位である岡山大学での取り組みを例に、日本の臓器移植の現状をさぐってみた。
11月22日から３日間、仙台市で第43回日本移植学会総会が開かれた。そのなかで岡山大学大学院医薬学総合研究所腫瘍・胸部外科の佐野由文氏は、肺移植後の拒絶反応の診断法について発表した。
岡山大ではこれまで11例の脳死肺移植と48例の生体肺移植を実施した。移植された臓器は患者自身のものではないため、体内の免疫機構が働き、それを異物と認識して身体から排除しようとする。肺は特にこの拒絶反応が起こりやすい臓器だ。肺移植では、移植後早期から細心の注意が必要となる。
岡山大学が独自に実施する診断法では、移植した肺の組織の一部を採取して調べる「生検」は行わない。生検をすれば、拒絶反応と肺炎や肺水腫との区別が容易になり、より正確な診断を出せる。だが、生体肺移植では、脳死移植より移植肺のサイズが小さくなる。生検をすると大切な移植肺をどうしても傷つけてしまう。
そこで佐野教授らは、咳嗽（せき）、発熱などの症状や白血球数、胸部レントゲン撮影などのデータを使い、経験則にもとづいた臨床診断をしている。また新しい試みとして「フローサイトクロスマッチ」と呼ばれる手法に注目している。血液を採取し、患者側とドナー(臓器提供)側で拒絶反応がどのように起こるかをチェックし、診断の判断材料とするものだ。 拒絶反応の検査法は着実に改善されているが、問題は、生体移植に頼る日本の現状だ。佐野教授は「世界的には生体肺移植よりも脳死肺移植の方が多く、日本で逆転現象が起きている。日本の脳死ドナーの不足を意味している」と指摘する。
生体肺移植では、健康な人が肺の一部を提供をする。一度切除した肺は元通りにはならず、生涯にわたってドナーの肺活量は低下したままとなる。そもそも健康な人にメスを入れること自体、生命倫理の４原則の一つとされる「無害」に反する。しかし日本では脳死ドナーが極端に少なく、どうしても血縁者が提供する生体肺移植が多くなる。
臓器移植法が施行されて10年。脳死ドナーが増加しない理由に医療体制や教育制度などが挙げられるが、私たち国民の意識や関心の低さにも起因する。現場の医療従事者に任せきりではなく、個人として国民として臓器移植をどう考えるか、各々の意思表示を明確にする必要があるだろう。
「肺は特に拒絶反応が起きやすい臓器だ」とあるが、
これは人間のもつ体を護る仕組み「免疫」に深く関わっている。
そんな免疫の仕組みについて、もっと知りたいなら、、、、リバコミ！
がん治療の技術は整った、これからはアレンジの時代へ！
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第三弾、がん治療の行方をレポート！
ゲノム抗体創薬
がん治療はターゲット戦略の時代へ
～身体的、医療費負担が大幅に軽減～
がんに有効な治療法として有望視されている抗体治療に関する国家プロジェクトの進捗状況などを、東京大学システム生物学センター所長の児玉龍彦教授が、３日に開幕した第66回日本癌学会学術総会で発表した。がん細胞を標的とする抗体の作成手法はすでに確立され、同センターで作成された抗体を使った肝臓がん治療が早ければ２００８年にも登場するという。児玉氏は「将来は、メスの入らない外科的手術も可能になる」と話している。
がんは、細胞の遺伝子異常から始まる。がん化した細胞では、通常見られない特殊な膜たんぱく質が細胞表面に作られる。抗体治療では、このたんぱく質だけを認識する抗体分子を使い、まず標的となるがん細胞に結合する。イットリウム90など、がん細胞を殺す力をもつ放射性物質を抗体分子に付けておけば、がん細胞を狙い撃ちで殺すことができる。
周辺の正常細胞は標的とならないため、副作用を最小限に抑えられるという。すでに、乳がんや悪性リンパ腫に対して抗体療法が実施されている。有効性は確認されているが問題点もあった。効く患者とそうでない患者がいること。そして治療費がまだまだ高いことである。
児玉氏によると、プロジェクトを進め、抗体の攻撃対象となる膜たんぱく質のデータベース化と、狙い撃ち精度の高い「モノクロナール抗体」作製の手法はすでに確立した。これからは、人体内での抗体の挙動を把握する技術(イメージング)と、より高精度でコンパクトな抗体への改良が目標となる。
今回児玉氏らは、イメージングについて紹介した。まず、抗体分子を体内に注入して、その動きをＰＥＴ（陽電子断層撮影装置）で画像化する。24時間以内には、抗体分子とがん細胞の標的たんぱくとの結合の有無が判明する。結合の仕方などを見て、その患者のがんに合う別の抗体分子を試みることが可能だ。最後にイットリウム90などの「爆弾」を投下してがん細胞を破壊する。これにより、抗体分子を標的に確実に届けられるため、患者による治療効果のバラつきが無くなる。イットリウム90などの体内残留時間も短いので患者に身体的負担がかからない。一連の作業が25時間程度で終了し、かつ少ない投与量ですむため、医療費負担も現在の抗体治療の約３分の１に削減できるという。
「基盤づくりはすでに整った、これからはアレンジの段階だ」と児玉氏は指摘している。
がん治療にもっと興味を持ったらなら、、、リバコミ！
大型犬と小型犬の違いが、人にも現れる！？
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第二弾、小型犬ブームの行く先は、、、小人？
10cm小人がポケットからのぞく！？
愛くるしい瞳と小柄な体つきを持つ小型犬、チワワ。冬山で遭難者を救助するどっしりとした大型犬、セント・バーナード。世界中には約700の犬品種があり、その体高は約10cmから80cmとサイズが多様化している。これほど体の大きさにバラつきがある哺乳類は、陸上生物ではほかに類を見ない。なぜ犬にだけ見られる特徴なのか。その進化の謎に迫る研究成果を、米国立ヒトゲノム研究所のネイサン・B・シュター博士が発表した。
体の大きさ(形質)を遺伝子レベルで解明するには、ゲノム配列の違いを知る必要がある。今回著者らが用いたのは遺伝統計学的な手法。従来のようにタンパク質の機能ではなく、同じ種のそれぞれの個体が持つ遺伝子の違いに注目して、形質と配列の相関地図を作るものである。
23品種の小型犬と20品種の大型犬の解析から、第15番染色体上にあるインシュリン様成長因子1(IGF1)上のたった一つの塩基配列が、体の大きさを司る鍵であることが判明。IGF1は、ヒトやマウスでは筋芽細胞の増殖やタンパク質合成、肥大に関わる成長因子である。犬のIGF1には12種類(A~L)あり、小型犬はB、大型犬はFかIタイプを保持する。その最大の違いは、IGF1上の5番目のSNP がAかGかで決まる。つまり、体の大きさを決定する要因はIGF1上のSNP5にある可能性が高い。また、犬の持つ対立遺伝子はホモ接合性(例えばAA)の割合が高い。そのため、染色体の組換えが起きても形質変化が少なく、世帯交代しても体のサイズが保持されるのだ。チワワが突然巨大化しないのはこのためである。
人間は古来より多くの動物を家畜化してきたが、なかでも犬は最も早くから人間と共存し始めた動物とされる。約15000年前、人間の居住地域の拡大とともに、愛玩や狩猟などの用途拡大のため人為淘汰が行われた。その結果、犬の品種が短時間で多様化したのではないかと著者らは考える。近年では、爆発的なペットブームにより、よりいっそう品種改良に拍車がかけられている。Tカッププードルなどの超小型犬が人気を博している一方で、異品種の交配による奇形などの遺伝的疾患が増加した。しかし、需要に対して歯止めが利かないのが現状だ。
もし、ヒトでも同じように小型化出来たらどうだろうか。小人症などの医学に貢献するだけではなく、逆に10cm位の小人を作り出すことだって夢ではない。サッカーチームを作ってスモールワールドカップ(SWC)を開催したり、試験中にカンニングしたり‥。世界中の人々が小人になれば食糧問題も環境問題も解決できるかもしれない。だが、そんな技術が実現可能になったとき、様々な危険と倫理崩壊が起こるのは明らかである。ヒトはだめでも犬なら許されるのだろうか。
たった一つの塩基配列の違いが、犬の体の大きさを決めていた。
その仕組みにもっと知りたいなら、、、、リバコミ！へ
バーチャルリアリティの研究に迫る！
ゆるりぃ開設200日目記念、「Mou」の過去の5記事一挙公開！
まずは第一弾、映画好きには見逃せない記事だ。
「キャメロン・ディアスの隣にいるのは？！」
ある日、あなたは１枚のチケットを手に映画館へと入る。通路の途中で、あなたの周りを光線が飛び交い、頭のてっぺんから足のつま先までがスキャンされる。やがて通路の先には巨大空間が広がり、数十個ものドアが現れる。そこであなたは手元のチケットに目を落とすだろう。チケットに記されたのと、ナンバーが一致したドアを開けることになるからだ。ドアの向こう側は個別シアターになっていて、そこであなたは最新の映画を見ることになる。
しかしいつもと違う点がひとつだけある。それはあなた自身が映画に実写で登場しているところなのだ。憧れのヒーローと恋に落ちる女の子だったり、恐竜時代にタイムスリップした冒険家であったりする。これは実際現場で撮影されたものなのか？いや違う。実は、先ほど通路でのわずか数分の間に、あなたの表情、体の動き、声すべてが読み取られていたのだ。その処理データがすぐさま映画に反映された結果、あなたはいとも簡単に憧れのスターと共演することが出来たのである。
そんな夢のようなことが、はたして実現するのだろうか。今回は、この技術の実用化を目指している、早稲田大学理工学部応用物理学科の森島繁生教授に話を聞いた。
フューチャーキャストシステムとは
２００６年愛知万博の三井・東芝館で１６５万人を動員して話題となった、フルＣＧのＳＦ映画「グランオデッセイ」を覚えているだろうか。これには、来場者ひとりひとりの顔を取り込んでＣＧ映画に登場させるという「フューチャーキャストシステム」を利用したものなのだ。このシステムを開発、サポートしていたのが森島繁生教授である。
このシステムは、スキャンした顔をリアルなCGで再現することが出来る。そのしくみは、まず顔の立体形状があるとする。その凸凹具合から、約９０個程度の特徴となる『頂点』を選びだす。これで顔のかたちが決まる。次にあらかじめパターン化されているワイヤーフレームという『動く骨組み』を、先ほどの特徴点と組み合わせるのだ。すると、ＰＣ上で簡単な操作をするだけで、個性のある顔が動きだすのである。しかもこれがハイスピードで処理されているから驚きだ。
実際、来場者はレンジスキャナーという機械に顔を当て、二回シャッターを切られるだけで、あとは各シアターへ移動し１３分の映画を鑑賞するのみ。わずか数分で、一度に２４０人の来場者を映画の中にＣＧ登場させるのだから、その処理速度と正確性には相当高いものがある。
愛知万博から学んだこと
愛知万博は成功に終わったが、課題はいくつか残った。
「みんなスクリーン上で自分自身を見つけるのに夢中すぎて、内容を覚えていないというひとが少なくなかったんだ。映画っていうのは『没入感』が大切だからね」と森島教授は言う。それ以外にも、個人の特徴（たとえば表情のくせ、声、動作など）が反映されない点などが上げられた。
しかし同時に、夢みたいな体験をして多くの人がとても感動したことも確かであり、手ごたえを感じている。特に全国からアトラクションに参加した、障害者や自閉症の人たちの手紙が届いたことは森島教授にとっても予想しなかった喜びだった。
「これは我々がやってきた研究にとって、とても励みになりましたね」と森島教授は、これからの研究にますますの意欲を示している。
新たなプロジェクトで目指すもの
いずれの課題にせよ、ポイントはいかに短時間で処理するかである。森島教授は「いまの技術だと、お金と時間を掛ければいくらでも高精度なものは作れるんだよね。でも我々がやりたいことはそれではない。ハリウッドのおっかけをしてもしょうがないでしょ」と言う。
森島研究室では平成１８年度から、文部科学省「重要課題解決型研究等の推進」プログラムに採択され、プロジェクト『ダイブ イントゥ ザ ムービー』通称ＤＩＭプロジェクトが発足した。このプログラムは「フューチャーキャストシステム」を更に技術的に発展させて、ＣＧだけではなく実写、アニメ、映像などすべてのジャンルで、参加者が全身三次元ＣＧ化してストーリーに参加できる、新しい映像技術を作り出すことを目的としている。つまり、顔のみに限らず、あなたの個人を識別できるものならなんでも再現してどこにでも登場させてみせますという、すごいことの実現を目指しているのだ。
顔の表情に関しては、３２パターンあるキーシェイプをブレンドさせて表現する方法がひとつある。また、表情筋モデルを土台として「顔形状は表情筋によってのみ変化する」ように制約を設けると、特徴点よりも少ない２０個程度の制御点だけで表情合成できるという方法もある。表情筋を動かすのはクリエーターによる手作業だが、これを自動推定させるシステムの模索が行われている。今後は、このふたつの方法を上手く組み合わせていく予定である。
髪の毛や体の動き、声についても、同様に特徴的な『頂点』をマークして、母音や骨格などといった『動く骨組み』を加える。これを自動化することにより、少ない情報と時間で最大のパフォーマンスを表現することを目指している。
技術だけではなく、夢を
ＤＩＭプロジェクトが本当に実現すれば、映画だけではなくゲームやテーマパークのアトラクションといった様々場面で応用され、エンターテイメントの新たな境地を開拓することが出来るだろう。しかし、あなたは本当に、自分そっくりの自分を画面の中に見たいだろうか？顔の形から表情、体型、声、しぐさまでそっくりの、もうひとりの自分を客観視するのは、楽しいことばかりではないかもしれない。
「そこで問題となってくるのは、どこまで似せるか、なんだよね」と森島教授は切り出した。「我々は技術を発展させるのと同時に、ひとが似せられて不快と感じ始める境目はどこなのか、その許容範囲を見定める作業をしなければならない」と述べた。
ただ単に技術だけを追求すればよいというわけではない。エンターテイメントを通して夢を与えることが最終目的だとすれば、心理的影響も考えた総合的なプロデュースが必要になってくる。ここに森島教授のエンターテイメント研究に対する熱意を感じる。
感動の定義が変わる
２１世紀、これから技術がますます高精度化し、技術に必要な時間も短縮される。するとあなたの住む世界はどうなるのだろうか。例えばＣＧ技術が進みすぎてしまうと、これまで想像力でカバーしてきた箇所までＣＧで補われ、想像力を働かせてイメージする隙がなくなる可能性がある。それが普通になる未来がきたとき、どんなことになら、あなたは胸をときめかせ、ワクワクするのだろうか。
「だからこそ、これからは技術を見せるのではなく、楽しませることが必要になってくるんだ」と森島教授は再度念を押した。
技術の進歩とともに、人々の感動の定義がゆっくりと再構築されていく。その進化を見据えて、森島研究室ではこれからも最新のエンターテイメント研究を行っていくだろう。いつか映画館でキャメロン・ディアスの最新映画を見るとき、彼女と共演しているかっこいいあなたが隣にいる、そんな未来もそう遠くはないだろう。
ゆるりぃ開設200日目記念、「Mou」の過去の5記事第一弾はいかがでしたか？
本来なら、ここで関連の「リバコミ！」のサイエンス記事へリンクしたいところなのですが、
ヴァーチャルリアリティ関連の記事がなかったので、、、、
昨年秋にアメリカのディズニーランドで体験したヴァーチャルリアリティアトラクションの記事へどうぞ。
宇宙教育プロジェクトブログ
・「スペースシップ・アース」
原始時代からのコミュニケーション技術の変遷を、トロッコに乗って見ていくアトラクションでした。人型ロボットの展示がぎこちない動きで、時代の風景を表してます。薄暗くしてあるためリアルに見えるのですが、ちょっとお化け屋敷みたいでした。（笑
最後に自分の顔写真をはめ込んで、「選択した自分の未来を見る」動画があり、未来の自分はサーフィンしながら仕事してて笑えました。「そういうオチか」と いう感じです。このアトラクションのスポンサーはSiemens AG。（ドイツのグローバル企業、連結売り上げ14兆円！）
