特注細胞外マトリックスパッチ治療の実現可能性の評価：可能性はある

私が2039年7月末までに患者さんに医療として届ける。
私が提案した4つの技術があります。
(s)細胞種特異的薬物送達システム
(1)特注細胞外マトリックスパッチ治療
(2)フック弾性誘導組織回復治療
(3)コラーゲン回復治療
(s)Cell-type specific drug delivery system
(1)Customized ECMs patch medicine
(2)Hooke's elasticity-indueced tissue recovery medicine
(3)Collagen healing medicine
((1)-(3)は仮名)
これらの技術の内、
(1)特注細胞外マトリックスパッチ治療
これだけは特別で外科的な施術になります。
現時点で考える重要な点について整理します。

(1)特注細胞外マトリックスパッチ治療
これついて物理学、免疫学、組織学、外科学、
心臓病学、呼吸器学、コンピューター科学、数学、AI。
これらの分野に明るい人は
この実現可能性について実際にはどう評価されているでしょうか？
おそらく私たちが考えている以上に複雑で
そのフィージビリティーを決定する事は難しいと思います。
単一の学問で評価する事は無理です。

おそらく心臓、肺などに
特注細胞外マトリックスパッチを貼ることを考えます。
その時に与えらえる影響は
いずれにしても「力の付加」でしかありません。
現時点でそう評価しています。
例えば、心臓、肺が拡張する力をパッチを貼ることで弱める事は
「物理的、機械的な観点だけ」で考えると理論的に無理です。
一方で、
その心臓、肺が拡張後、戻る力が弱いとなった時には
その戻る力を補強する事はできます。
外側からエラスチンなどフック弾性の強い繊維構造を貼り付けた時、
心臓の筋組織を含む膜組織は拡張後、
外周方向において戻る力を受ける事になります。
但し、これは界面の作用によります。
従って、こうした複合材料の力の影響は界面がより強くなり、
そこから離れるに従い、その力の影響は減衰します。
こうした点から、複合材料として
心臓や肺の膜組織に与えられる影響は小さいように思えますが、
実際に与える力の影響は複雑です。
こうした一部の分子の拡張方向と垂直の圧縮は
ポアソン比に従って、拡張方向の伸張に繋がります。
そうすると内側の心臓の膜に当たる部分の分子が
内側に力を受ける事になるため、収縮の力が生まれます。
従って、
心臓、肺に対してエラスチンのようなフック弾性を強く持つ
バネのような繊維を貼ると拡張のストレスを弱める事はできませんが、
収縮の能力を高める事はおそらくできます。
しかし、こうした力の伝達の為には前提条件があります。
それは界面で外周方向、膜と並行方向の力を有効に
細胞外マトリックスから心臓の外膜に伝える必要があります。
その為には貼り付けたシートの曲面上で最も離れた点近くの
結合をしっかり確保する必要があります。
シートの設計に依りますが、
例えば、それは角の4点付近かもしれません。
その部分が最も心臓、肺の体積変化に対して位置移動が大きいからです。
最も好ましくはシートの安定性ですから
どの点も偏りなくできる限り多価で(多くの点で）
心臓の最外膜に強く結合している必要があります。
これが大前提となります。

物理学の機械力学の観点からすると
収縮機能に問題がある組織しか治せないように思えますが、
おそらく、事はそんなに単純ではありません。

例えば、心臓で拡張型の心疾患を持っている患者さんを考えます。
その人に対して収縮機能を楽にするような介入を行ったときにどうなるか？です。
おそらく身体の中の複雑なメカノトランスダクションによって、
心筋組織の負担が減りますから、
心筋の伸縮機能が相対的に恐らく低下します。
この時に、心筋は機能が必要なくなるので線維化、硬化する可能性もあるし、
あるいは心筋組織が退縮する可能性もあります。
どっちの軌道に乗るかはわかりませんが、
こうしたリモデリングが生じる可能性があります。
もし、心筋組織が退縮してくれれば、組織厚が低下するため、
拡張の為の圧力がより少なくて済むようになります。
そうすると拡張機能の向上に寄与する可能性があるのです。
しかし、拡張型の心疾患の人に反対の伸縮機能を高めるようなサポートをしたときに
一旦、バランスが崩れるので、
そこで過渡的に問題が生じる可能性もあります。
こうした介入はおそらく「肺」のほうがリスクが少なく
相対的なメリットは大きいかもしれません。
肺は比較的柔軟で、体積変化にも耐えられる構造を持っているため、
心臓ほど力学的バランスの変化に敏感ではありません。
計算だけでは詰められない領域が必ず残存します。
そうした未知の因子によって、
下手したら、心不全や心房細動(不整脈)などにつながる可能性もあります。
しかしながら、こうした
(1)特注細胞外マトリックスパッチ治療は
原理的に完全に心臓、肺の機械的特性を変えるのが無理だ
ということではなさそうだという事が現時点の私の認識です。

後は、外科的にアプローチするアクセス性の問題もあります。
全体的に機能を改善させたいとなった時には
ほとんど外周に貼る必要があるが、
それは人の手では幾何学的に難しいです。
従って、この治療の適用性を高めるためには
狭い空間でも入り込むことができる
専用のロボットアームを開発する事が求められます。
施術自体は、縫合などを必要とするような複雑な動作は必要なく、
今の想定では結合力があれば、張り付けるだけなので
一番大切な機能は非常に狭い空間内にシートを制御して、
落とさずに運ぶことができる能力です。
こうしたロボットアームは原理的に小型になるので
侵襲する領域を最小限にできる可能性もあります。
その為には柔軟な運動が求められるため、
適切な関節設計や基軸のある程度の変形性も重要になります。
しかし、一点、難しいことがあります。
それは、どのタイミングで貼り付けるかも重要です。
例えば、心臓や肺が完全に膨張したタイミングで貼ると
当然、その繊維のフック弾性を生かす事はできません。
逆に一番体積が小さくなった収縮した
タイミングで貼りたいという事があります。
また、貼り付ける際にもできるだけ繊維を延ばさずに
最大限収縮させた状態で貼りたいという事があります。
ここは、かなり重要なところです。