光音響イメージングが脊髄性筋萎縮症の治療に役立つ

脊髄性筋萎縮症（SMA）は、遺伝子変異によって筋肉への信号伝達を担う特定の神経が変性する重篤な疾患です。この疾患は筋萎縮を招き、多くの患者がこの稀な疾患により苦痛の末に亡くなります。遺伝子治療はここ数年でようやく利用可能になりました。

現在、エアランゲン大学病院小児科・青少年医学科のトランスレーショナル小児科学ワーキンググループのエマニュエル・ネドシル、フェルディナンド・クニーリング、エイドリアン・レーゲンスブルガーが率いるチームは、これらの治療法と組み合わせて使用すると有望な結果を示す高度な手順を開発した。この手順では、短いレーザーパルスが音波を発生させ、それが筋肉組織の画像を提供する。

彼らはその研究結果に関する論文を『Med』誌に発表した。

「この方法は、古くからある超音波検査に似ています」とネドシエル氏は説明する。「体外からのスキャンで数分で、体内の筋肉の状態を画像化できるのです。」

この光音響画像法の主な利点の一つは、造影剤の飲み込みや注入を必要としない非侵襲的な検査であるため、小さなお子様でも容易に検査に協力していただけることです。これは医療チームの作業を簡素化するだけでなく、入院中のお子様とそのご両親の環境改善にもつながります。

罹患した人々にとって、この状況は通常、非常に大きなストレスとなります。この病気は「SNM」と呼ばれるタンパク質のゲノムにおけるわずかな変化によって引き起こされますが、このタンパク質の欠損により、筋細胞への信号伝達を担う特定の神経が変性し、筋萎縮が起こります。一般の人々にとって、この病気の影響や様々な進行過程について聞くのは非常に困難な場合があります。

一つは「歩行可能」なタイプで、自力で数歩は歩けます。一方、「座位」タイプの場合、状況はさらに深刻です。介助なしでは座ることはできますが、自力で立ち上がることはできません。さらに深刻なのは「非座位」タイプで、座ることさえできません。嚥下や呼吸に必要な筋肉が侵されると、致命的となる可能性があります。

幸いなことに、SNM遺伝子変異を持つ新生児は約1万人に1人しかいません。しかし、罹患した人々の苦しみは非常に大きいため、利用可能な治療法のいかなる改善も大きな進歩といえます。エアランゲン大学病院小児科・思春期医学科で研究されている「光音響イメージング」（OAI）と呼ばれる治療法もその一例です。

わずか数年前に利用可能になったこれらの治療法は、以前は事実上治癒不可能とされていた症状の治療に大きな進歩をもたらしました。「非座位性」と呼ばれる最も重篤な症例においても、顕著な改善が達成されています。

しかしこれまで、この進歩を追跡する唯一の方法は、数日間にも及ぶ過酷な運動テストでした。こうしたテストの性質自体が、客観性を損なう可能性があります。人によっては他の人よりも努力する傾向があり、良い結果が出る子どもとそうでない子どもが出てくる可能性があります。また、子どもたちの気分は日によって変化し、テスト結果に影響を与えることもあります。

近赤外光を用いた短パルスレーザーを用いたOAI（超音波探傷法）は、これらの観察の客観性を大幅に向上させます。これらの光パルスは患部組織を加熱し、そこから音波を放射します。この音波は、患者の体内の様々な構造に関する重要な情報を提供します。例えば、患部組織はコラーゲンタンパク質で構成されており、筋肉や脂肪組織とは異なるスペクトルの音波を発します。

出典: Med (2024)。 DOI: 10.1016/j.medj.2024.02.010

「筋肉では、赤血球中のヘモグロビンのスペクトルを特定することができます。ヘモグロビンは体内に酸素を運び、二酸化炭素を除去する役割を担っています」とネドシル氏は説明します。筋肉細胞の数が増え、活動が活発になればなるほど、その働きに必要な酸素の量も増えます。

エアランゲン大学病院の研究者は、ヘモグロビン値が高い場合、それが筋肉量の増加を意味すると認識します。一方、筋肉が萎縮し、結合組織に置き換わっている場合、3D画像では病気の進行過程が示され、コラーゲンの増加につながり、筋肉量の萎縮が記録されます。

これにより、ネドシエル氏のような医師は、超音波スキャンと同じくらい迅速かつ簡単に使用できるツールを手に入れ、筋肉や結合組織がどのように形成され、消滅するかを示す鮮明な画像を得ることができます。

エアランゲンで行われたヘモグロビン追跡を用いた研究では、SMAの子どもたちは健常者と比較して筋組織が著しく少ないことが示されました。しかし、命を救う遺伝子治療を受けると、ヘモグロビン濃度は上昇し、萎縮した筋肉は再生を始め、超音波信号はすぐに健常者の信号に近づき始めます。

エアランゲン小児科・青少年医学科の研究のおかげで、筋萎縮の進行と治療の成功をモニタリングするための比較的シンプルなツールが利用可能になりました。