医工連携の深化を望む(その1)
現代のAI機_には消J電の課があるのでイノベーションが要なことは誰しも思うことであるが、何をどうすればよいのかはS`見当もつかない。こういう時は身Zな噞分野を時々眺めてみることも要である。いわゆるK`八`である。本M以Tしばらくバイオと光学分野の現Xを覗いてみたい。光学では情報伝送の省電というT味でフォトニクスや量子噞がセミコン噞とu接している。またバイオはニューロンの仕組みなど省システム関係で見ておかねばならない。とはいっても、両vともあまりに広いのでどこを覗くか、その切り口が_要になる。筆vの独と偏見で医関係、に医工連携から入るが、それは筆vの個人的な情もあるので、それによる偏りはあらかじめご了R頂きたい。
医工連携についてはセミコンポータルの読vに改めてここで説する要もないだろう。
工が医に提供する先端機_の中には半導デバイスが噞のコメとして広く使われている。Tbから言えば医工連携がAIの来に関わるまでにはまだまだj変だなというのが筆vの個人的な印である。
筆vはNEC在籍時代、他業靆腓ら「半導グループの語は半導ムラでしか通しない妓世澄廚箸茲言われた。半導]靆腓濃箸錣譴襦嵎里泙蝓廚箸いΩ撰Oが、噞靆腓任詫解できない。彼らの世cには「100%歩里泙蝓廚靴無いからである。予Q作成時には靆臀仗箸瞭疫^によく「歩里泙100%にすれば予Q達成は~単ではないか」と{及されたものである。
同様に今v本Mをまとめていて「医学語も医学ムラの妓世任呂覆い」と感じることがH々あった。ここではセミコンポータルの読vを念頭に、できるだけ医学語を抑えたつもりだが、医工連携を説く以屐医工両気妓世亦わざるをuない霾もあるので、そこは予めご了解いただきたい。Mしい医学語のところは飛ばし読みされても本Mの貉櫃呂翰解いただけると思う。次章の1段落から4段落までは、医学ムラ(失礼ご容赦)の妓世碵Hいので、それをお含みおきの屐∪茲貌匹濘覆鵑把困たい。
医学と工学の連携もHくのj学で学陲箜慍覆硫変を通して進んでおり、また2024Qには東B医科科j学と東B工業j学のj学間統合で東B科学j学が誕擇靴討い襪海箸呂茲瑤蕕譴討い襦このような妓世發笋て連携靆腓△襪い詫珊腟ヾ悗任篭δ霧譴砲覆襪海箸任△蹐Α
本Mでは医学に貢献している工学の例として、に光学によるDNAの研|例をDり屬欧襦4發慮彊は細胞がDNAをコピーするときのエラーで説されるという報告もある(参考@料1)ので、以T本Mで述べる課と直Tするからである。
なお本MではDNAの鎖の本数を数えるときはQ数Cをい、その本数が鎖の形容詞として使われる場合は医学語に倣って漢数Cで記述する。二本鎖を二_鎖と記している文献もHいが、ここでは煩雑をcけるため二本鎖と統kして表記した。なお本M(その1)と(その2)はいずれも筆vと家の実xに基づいている。
癌と^癌剤――患vにとってM解なj学院の^癌剤説@料
ZQ医学の進歩も著しいがそれでも癌は依としてMである。}術で完に癌を除去できればそれに越したことはないが、いつもそううまくいくとは限らない。癌が}術しにくい場所にT在するとか、あるいは癌細胞が広く分布していて}術で霪Dり切れない場合もある。そのような場合、ひとまず癌のサイズを小さくして}術でDり除きやすくするために化学Eを行う。そのEに使われる^癌剤にもいろいろあるが、例えば毛細p管形成を阻V(医学語では阻害)して癌細胞に栄養が届かないように働き癌細胞を餓xさせる薬もそのkつである。しかしこの^癌剤は毒性もしく、かつ癌細胞以外の健康な細胞にも影xを及ぼすためその副作もあるので、Dり扱いにいろいろな細心のRTが要になる。
しかし不mにしてその^癌剤を使っても、癌のjきさが}術でDり除けるサイズにならない場合は、次の段階で癌細胞をY的にした薬剤の投与に,襦この薬剤は分子Y的型と}ばれていて、癌細胞のDNAをY的として、その癌細胞がx滅するように働く薬である。
普通のDNAは、よく瑤蕕譴討い襪茲Δ2本の鎖が螺旋Xに絡まった形になっている。そのため院で峙分子Y的型薬剤の説をpけるとき、常な鎖の数が1本の場合はk本鎖、鎖が2本とも常なら二本鎖などと、なかなか普通の患vにはRみのない言が飛び交うことがHい。現代の高擇覆蛩k本鎖、二本鎖などの単語は颪龍飢塀颪暴个討る内容であるが、今の時代に癌になる世代の患vは昔の教科書で{った人がHいので、これも世代間のギャップでもある。しかも薬学分野の語で薬の効を説されるとき「作機M」という言を使われると、その言Oがk般の人の日常語ではないので、ますます壁が高くなる。「メカニズム」と言ってくれればすぐ判るのにと思ったものである。
詳しいことはここでは省Sするが、DNAにaがあり、2本の鎖の内、1本が切れている場合はPARP(poly ADP-ribose polymerase)という酵素が切を認識して、T理タンパクと連携して切所をT復できる。又、鎖が2本とも切れている場合でもBRCA1/2を含むタンパクによりT復できる。これは相同、tち瑤燭茲ΔDNAのを使って切れた鎖をT復できるので、DNAにはいわば二_の防御策が働いている。後vは専門語で「相同組み換えT復」と}ばれている(参考@料2)。
癌の中でも限られた癌の場合だけではあるが、この相同組み換えT復ができない癌もある。例えば卵巣癌患vの癌細胞C伝子はHくの場合この相同組み換えT復ができない。ってこの場合はもともと二本鎖が切しているので、PARPの働きをVめ(参考@料3)k本鎖の切をT復できないようにしただけで、卵巣癌細胞をx滅させることができる。詳しいことは省Sするが、日本では2018Qに卵巣癌患vに瓦靴謄ラパリブ(olaparib, 商@:リムパーザ(lynparza))という分子Y的型薬剤がR認された(参考@料4)。
j学院では医師がH忙を極めているためか、k般の高齢患vが理解しにくい説書類をただ単に患vに}渡し、その薬を使うRM書を作成する場合がHい。どうせ患vに説しても判らないだろうからとその文書すらもよこされないこともある。患vの気發海海念綰vに逆らっても先に進めず時間の無Gなので、不科な理解でPSなままRM書にサインをするのが常になっている。
筆vも医学は専門外なので、渡された分子Y的型薬剤の説文を読んだ時、その内容を峙のように把曚垢襪泙任なりの時間を要した。M解な文章を解読するときの常套}段で、その文章から形容詞と副詞を除き、主語動詞述語のみを切り出して根だけの文にしてを構成しなおし、「ここの文Tは『H分』こういうことだろう」と患vや親に説したが、O分でも「H分」では堋としないので、関係b文をネットで検索して、判らないながらも読み解く努をした。にまたネットに掲載されている解説記を参考にしながら、医師から渡された説文を何度も読みなおして、やっとi記のような内容なのだと判した次である。xになってhしている患vや、介護に時間を割かねばならない家にとっては、もっと判りやすい説文が欲しいものとつくづく感じた。
覚に訴えると分かりやすくなる説
そのようなときに、j阪o立j学j学院理学研|科飯田教bの、光誘導加]システムに関する解説b文(参考@料5、6)に接した。中でも参考@料5の電子{図C1(a)には光誘導加]\術をいてH数のk本鎖細胞から二本鎖細胞を作る例が図されている。これは峙の癌細胞に瓦垢諳k本鎖のT復を阻Vし細胞をx滅させる分子Y的型薬剤の働きとは`的が逆の\術である。
しかしk本鎖や二本鎖を識別できる\術であれば、その説をqすることにより、患vやその家にとってM解な分子Y的型薬剤の作機M、つまりメカニズムを容易な表現で説することが可Δ砲覆襪里任呂覆いと考えた。そうなればk般患vにとって分子Y的型薬剤の説ももっと判りやすくなり、患vや家にとっては~Mい。なにより医vも患vに説しやすくなりお互い時間をI約できるというものだろう。h患vやその家にとって、投与される薬剤を理解し納uすることも、患vのNに向けてjきなになる。そのT味で患vに理解しやすい説書が喫gの課である。
あるいはまたこの光誘導加]システムに限ることなく、例えばこのk本鎖、二本鎖の識別に2018Qノーベル駘学賞になった光ピンセット\術(参考@料7)を使って説するのもよいと思う。例えば電気通信j学レーザー新世代研|センター歸蔦n紀教bは、「レーザー基礎実x」として、DNAに二つのビーズをけて、それぞれのビーズを光でトラップし、ビーズ間{`をU御したりv転させたりする\術をYouTube でo開している(参考@料8)。このような桔,任癲∧子Y的型薬剤の作機Mを判りやすく説できると考える。何はともあれ光\術、あるいは広く光学をいて、患vや家にとってもっと判りやすくした説@料が使われるようになって欲しい。
参考@料5、6や参考@料7、8は覚を通して図(あるいは動画)をいて説がなされている点で共通している。それがj学院で使されている分子Y的型薬剤の説書との違いである。って後vでも覚に訴える考え気鯏し説がなされるようにすれば、格段に判りやすくなるだろう。またこの桔,禄j学院で使われている峙分子Y的型薬剤以外の他のM解な説書の場合にも、患vが容易に理解できるようにするために~効である。
覚に訴える}法として工学ではデータの可化という}法がある。それについて医学の現場ではどのようになっているか。その実は本Mにく(その2)(参考@料9)で詳細に記述する。
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毎度のことであるが、h読をしてM解所をご指~頂いた氾跳二集長に心から感aし、御礼を申し屬欧燭ぁ
参考@料
1. 例えば谷祐Q子l、「がん発f原因のj半はDNAの複エラー」、NatureダイジェストVol.14, No.6,(2017).
2. 相同組み換えT復については「餝悗鬚錣りやすく解説―Uj学擇旛T戦S」の「相同組換え」の章が判りやすい。
3. 例えばPARP阻害薬についてはhttps://medley.life/medicines/article/5af8edbba3220394758b456c/、MEDLEY
4. 例えば「リムパーザ(オラパリブ)の作機M【卵巣//J/i立腺がん】」、新薬情報オンライン
5. 飯田}也、「光誘導加]システムの医・食・環境Rへの応とt望」、応駘94巻(5。法pp244―248(2025).中でも電子{図C1の図(a).
6. j阪o立j学LAC=SYSTEM研|所ホームページ.
7. 光ピンセットに関しては例えば、オプトロニクス・集陝◆中高擇砲發錣る今Qのノーベル駘学賞その2(光ピンセット)」、Optronics Online、(2018/10/15)
8. 歸蔦n紀、「OPIEセミナー O分で作るレーザーピンセット」、YouTube
9. r志田元孝、「医工連携の深化を望む(その2)」、セミコンポータル、(2025/07/09)