大きな注射器、小さな泡: ジョン・ケア医師は、緊急酸素を提供することを目的としたマイクロバブルを保持しています。 (写真: Michael Goderre/ボストン小児病院)
研究者や臨床医は長年にわたり、心停止や呼吸停止の重大な瞬間に従来の酸素供給手段が困難または効果がない場合に、患者に酸素を迅速に供給する方法を見つけようと努力してきました。
場合によっては、気道閉塞や肺疾患によって引き起こされる低酸素血症が重篤なため、低酸素レベルを高める方法（呼吸チューブの設置など）が効果がない場合があります。患者は心停止に陥り、重篤な臓器障害を引き起こす可能性があります。研究によると、院内心停止の 40% は低酸素レベルによって引き起こされています。
15年間の研究を経て、ボストン小児心臓専門医 ジョン・ケアー医師と研究者のYifeng Peng博士は、これらの緊急事態のための安全で効果的な酸素供給方法、つまり急速に溶解するガスのマイクロバブルによって血流に運ばれる注射可能な酸素を開発したと信じています。前臨床試験で、Kheir と Peng は、正確な量の酸素を供給し、壊滅的な臓器損傷を防ぐことで生存率を大幅に向上させる、特別に設計された pH 感受性のマイクロバブルを注入しました。
研究助手のブライアン・メドラノは、ポリマーで包まれたマイクロバブルのバッチを準備します。
彼らの研究は将来の臨床試験への道を切り開くものであり、革新の可能性に興奮しています。 「これにより、低酸素血症、心停止、その他のショック状態時に必要な酸素を供給する、制御された予測可能な方法を生み出す可能性への扉が開かれます」とケア氏は言う。
適切な酸素供給システムの探索
成人の場合、毎分約200ミリリットルの消費酸素を循環させる巨大なシステムにおいて、一滴の酸素が変化をもたらすというのは直観に反するように思えるかもしれない、とケア氏は言う。しかし、同氏とペン氏は、注入可能なガスキャリアを介して「適切なタイミングで、適切な場所に」酸素を単回投与すれば、変化をもたらす可能性があると長年信じてきた。彼らはそれを証明するのに時間が必要だったのだ。
彼らは最初、脂質でコーティングされたマイクロバブルを実験しましたが、泡は血流中で合体し、正確な速度で注入されなかった場合、致命的な塞栓症を引き起こす可能性がありました。この失敗は、泡が合体しないように設計する必要があることを認識するのに役立ちました。
研究助手のボン・カイジャー氏とタイセン・デワード氏がマイクロバブルをテストする。
注入された酸素はテストグループに効果をもたらしました
15年間の研究を経て有望な発見
酸素を運ぶ粒子は、酸素が不足している血液に遭遇します。粒子は注入後すぐに溶解し、周囲の細胞に酸素を放出します。 （イラスト：Kai-ou Tang/ボストン小児病院）
彼らの研究は、酸素を運ぶガスを動物に大量に迅速かつ安全に供給できることを示した初めての研究だ、とペン氏は言う。成功の鍵は、マイクロバブルが急速に溶解する必要があることです。溶解しないと血流障害が発生します。
「血流にガスを注入するというのは恐ろしい考えだと考えられており、人々はそれ自体が解決策であることを恐れるでしょう」とペン氏は言う。 「しかし、その泡がすぐに溶ける限り、実際には大量に注入することができます。」
ペンとキールは、 ハーバード大学医学部からの競争的助成金 臨床試験に備えて薬の製造と試験を開始する。まず、食品医薬品局の規制に沿った製造慣行を確立する必要があります。しかし、15 年間の試行錯誤を経て、これらのステップははるかに短い時間で達成できるように思えます。
「とてもエキサイティングです」とキールは言う。 「これは単にこの医療問題の解決策となる可能性があるだけではありません。それはプラットフォーム技術です。他にも導入できるガスはたくさんあり、集中的な量のガスの供給に適した医療状況は他にもたくさんあります。このような薬を使ってできることの可能性は数多くあります。」
Kheir 氏は、発明の次のステップについて Yifeng Peng 博士と話しています。
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