成長遅滞胎児の肺機能を改善する治療法の開発に役立つ研究

妊娠中に胎児が正常範囲より成長しなかった場合、妊娠週数が進むにつれて一部の臓器が正常に発達しないリスクが高まり、出生後の胎児の健康に悪影響を及ぼす可能性があります。胎児発育遅延が脳と心血管の発達に及ぼす長期的な影響については多くの研究が行われていますが、肺への影響については科学的データが不足しています。

これは、BCNatal胎児医学研究センター（バルセロナ・クリニックおよびサン・ジョアン・デ・デウ病院）とポンペウ・ファブラ大学（UPF）が共同で実施した研究の主題であり、成長が制限されている胎児と正常な胎児の肺の発達において、血管抵抗の観点から違いがあることを明らかにしました。研究者らは、胎児の血流速度を測定し、人工知能（AI）とコンピュータモデルを用いてこのデータを分析することで、この研究を行いました。

この研究結果は、最近、科学誌「Scientific Reports」に論文として発表されたもので、成長が遅れている胎児の肺の発達を改善し、小児期だけでなく思春期や成人期まで続く可能性のある呼吸器疾患を予防することを目的とした治療法の開発の可能性を開いた。

本研究の主任研究者は、BCNatalおよびClínic-IDIBAPS胎児・周産期医学グループの研究者であるファティマ・クリスピエル氏と、UPF工学部BCN MedTechユニットの研究者であるバート・ベイネンス氏（ICREA、UPF）です。他の研究者は、Clínic-IDIBAPSの様々なサービスおよび研究グループに所属し、バルセロナ大学および呼吸器・希少疾患研究センター（CIBER）にも所属しています。

この研究には200名以上の妊婦が参加しました。妊娠24週から37週の妊婦208名を対象に、胎児の血流と酸素投与によるその変化を分析しました。対象となった妊婦全員はバルセロナのクリニック病院で検査を受け、研究に必要なすべての検査を受けました。

これらの症例のうち97例で胎児の成長遅延が軽度で、極低出生体重となりました。残りの111例は正常な発育を示しました。これらの胎児それぞれについて、主要動脈と肺血管の血流速度を測定し、人工知能を用いて比較しました。さらに、コンピューターモデルを用いて肺の抵抗を計算しました。

胎児主肺動脈および肺内動脈のドップラー画像の説明図。出典：Vellvé, K., Garcia-Canadilla, P., Nogueira, M., et al.

胎児肺血流速度は、母体の正常な呼吸状態と、マスクを介して酸素を投与した後（高酸素化状態）の両方で分析されました。この分析は、ドップラー原理に基づき胎児に超音波を照射し、循環全体の血流速度を推定する手法を用いて実施されました。

一方、肺などの臓器の抵抗は超音波では直接測定できないため、心臓と血管を再現したコンピュータモデルを用いて測定しました。比較のために、このコンピュータモデルは電子回路のシミュレーションに似ています。研究者らは胎児の血管系をコンピュータ上で再現し、測定された血流量とその他のパラメータのモデル化を用いて、様々な臓器の抵抗と弾性を推定しました。

最後に、人工知能技術に基づく機械学習手法を使用して胎児の血流パターンを比較し、血流パラメータと臨床指標に応じて胎児をさまざまなカテゴリに分類するのに役立ちました。

その後、高酸素化の影響を調べたところ、母親に供給された酸素量の増加によって肺抵抗が変化することに関連していることが示され、酸素量の増加によって正常な胎児に影響を与えることなく成長制限胎児の肺血流が改善されることが示されました。

「基本的に、研究結果は、発育遅延胎児は肺の平均血流速度と血管抵抗が正常胎児と異なり、母親に追加の酸素を供給することでこれを正常化できることを示しています」とベイネンス氏（ICREA、UPF）は説明しています。

「肺血管におけるこれらの違いの発見は、発育不全の胎児の肺機能を改善するための将来的な治療戦略開発の可能性を開くものです。出生後、胎児の発育におけるこれらの改善は、将来の呼吸器疾患の発症リスクを低減する可能性があります」と、クリスピウス博士（BCNatal、Clínic）は説明しています。