新しい検査・診断法～その1

韓国中央大学校Jong Pil Park教授らの報告

腎機能の低下において、SDMAは常に一歩先を行き続けます。糸球体濾過率（GFR）が低下すると、SDMAが上昇します。このとき腎機能は平均して40%、少ない場合では25%低下した状態です。一方でクレアチニンの場合、腎機能が最大75%低下するまで数値が上昇しません。SDMAは、クレアチニン検査では見逃されてしまう軽度から中度の腎機能低下を発見できます。この早期の発見が診断、治療、患者の転帰に良い影響を与えます。

この新しい電気化学バイオセンサーは使いやすく、高度な機器を必要としません。そのため、小規模な診療所、遠隔地、リソースの少ない場所など、多くの環境でより手頃な価格で実用的になります。シンプルな設計で結果がすぐにわかるため、定期的な健康診断やモニタリングに適したオプションです。

Park教授らの尿中SDMA濃度を検出するバイオセンサーの核には、SDMA に特異的に結合する小さな合成線状ペプチドが含まれています。ペプチドは、グラフェン酸化物 (NCL-GO) ナノ構造を備えた Ni-Cr 層状二重水酸化物の表面に結合し、金 (Au) 電極上に統合されています。センサーを設計するために、Park教授らはドロップキャスト法と呼ばれる技術を使用しました。金電極を NCL-GO を含む溶液でコーティングして乾燥させ、ペプチド機能化電極 (ペプチド/NCL-GO/Au と呼ばれる) の安定したコーティングを形成しました。NCL-GO の独自の 2 次元構造は、導電性グラフェン酸化物ナノシートと相互接続された Ni-Cr 層状二重水酸化物ナノシートで構成されています。この構成により、多孔性でよく接続されたネットワークが作成され、電荷移動と分子拡散が改善され、電極の導電性と表面積が向上します。これにより、ペプチドと SDMA の相互作用が強化され、センサーの検出機能が向上します。

さらに、このプラットフォーム技術は他のバイオマーカーの検出にも応用できる可能性があり、ヘルスケアのさまざまな分野に適用できる多目的ツールになります」とPark教授は述べています。

研究成果は、Biosensors and Bioelectronicsに掲載されました。
論文タイトル：Affinity peptide-based electrochemical biosensor with 2D-2D nanoarchitecture of nickel–chromium-layered double hydroxide and graphene oxide nanosheets for chirality detection of symmetric dimethylarginine
（対称ジメチルアルギニンのキラリティー検出のためのニッケル-クロム層状複水酸化物と酸化グラフェンナノシートの2D-2Dナノ構造を備えたアフィニティーペプチドベースの電気化学バイオセンサー）
Biosens Bioelectron.  2025 Jan 1:267:116871. doi: 10.1016/j.bios.2024.116871.
PMID: 39461099

出典：Chung-Ang University Develops Non-invasive Biosensor for Early Kidney Disease Detection
2024.11.1 Chung-Ang University
利益相反なし

ケンブリッジ大学のAnurag Agarwal教授が率いる研究チームは、もともと人間向けに設計されたアルゴリズムを改良し、デジタル聴診器の音声録音に基づいて犬の心雑音を自動的に検出し、等級付けできることを発見しました。テストでは、このアルゴリズムは心臓専門医の専門医と同等の精度である90％の感度で心雑音を検出しました。

心雑音は、成犬に最もよく見られる心臓病である僧帽弁疾患の重要な指標です。獣医師が診察する犬のおよそ 30 匹に 1 匹は心雑音が見られますが、小型犬や高齢犬ではその有病率が高くなります。
僧帽弁疾患やその他の心臓疾患は犬に非常に多く見られるため、早期発見が重要であり、適切なタイミングで投薬すれば寿命を延ばすことができます。

研究者らは、英国の4つの獣医専門センターで定期的な心臓検査を受けている約800頭の犬からデータを収集しました。すべての犬は心臓専門医による完全な身体検査と心臓スキャン（心エコー図）を受け、心雑音の等級付けと心臓疾患の特定が行われ、電子聴診器を使用して心音が記録されました。これは、これまでに作成された犬の心音のデータセットとしては桁違いに大きいものです。

アルゴリズムの性能を分析したところ、半数以上のケースで心臓専門医の評価と一致し、90%のケースでは心臓専門医の評価と1段階以内の差でした。獣医師によって心雑音の段階付けに大きなばらつきがあるのはよくあることなので、研究者らはこれは有望な結果だと述べています。

研究成果は、Journal of Veterinary Internal Medicineに掲載されました。
論文タイトル：A machine learning algorithm to grade heart murmurs and stage preclinical myxomatous mitral valve disease in dogs
（イヌの心雑音の等級付けと前臨床粘液腫性僧帽弁疾患のステージ分類を行う機械学習アルゴリズム）
J Vet Intern Med. 2024 Nov-Dec;38(6):2994-3004. doi: 10.1111/jvim.17224.
PMID: 39431513

出典：AI algorithm accurately detects heart disease in dogs
2024.10.29 University of Cambridge

光子計数CTスキャナーはラットに新しい造影剤を使用して複数の生物学的プロセスを観察し、臨床症状が現れるずっと前に変形性関節症の証拠を明らかにします。

ペンシルベニア州立大学の研究者が率いるチームの報告は、ラットで行われたが人間にも影響を与えるこの研究により、研究者や臨床医はこれまで見えにくかったプロセスを色で確認し、臨床症状が現れるずっと前に病気の証拠を観察できるようになる。

研究者らは、変形性関節症に関係する2つのタンパク質を標的とする新しい造影剤を開発しました。新設計の金属ナノプローブからなる造影剤でタンパク質をマークすることで、研究者らは「Kエッジ」画像または光子計数コンピューター断層撮影（CT）と呼ばれる高度な画像診断を使用して、個別の生物学的プロセスを同時にカラーで追跡し、従来のスキャンよりも多くの病気の進行について明らかにすることができます。

この研究は、比較的新しい技術である光子計数型コンピューター断層撮影（CT）スキャナーにかかっています。このスキャナーは、従来のCTスキャナーが詳細に描写できるのと同じ骨、筋肉、脂肪を描写できますが、さまざまな構成要素を高解像度で指定色で区別できる能力がはるかに高い。シーメンス社が製造したこの先進的なスキャナーのバージョンは、FDAの臨床使用の承認を受けています。

研究成果は、Advanced Scienceに掲載されました。
論文タイトル：Targeted K-Edge Nanoprobes From Praseodymium and Hafnium for Ratiometric Tracking of Dual Biomarkers using Spectral Photon Counting CT
（プラセオジムおよびハフニウムからのターゲットKエッジナノプローブによるスペクトルフォトンカウンティングCTを用いたデュアルバイオマーカーのレシオメトリックトラッキング）
Adv Sci (Weinh). 2024 Dec;11(46):e2408408. doi: 10.1002/advs.202408408.
PMID: 39373721

出典：New technique allows technicolor imaging of degenerative joint disease
2024.10.25 ペンシルベニア州立大学