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May 26, 2023

生殖医療における医療用マイクロロボットが実験台から診療所まで

Nature Communications volume 14、記事番号: 728 (2023) この記事を引用する 6342 アクセス数 8 引用数 14 Altmetric Metrics の詳細 医療用マイクロロボティクスは、次のことを目的とした新興分野です。

Nature Communications volume 14、記事番号: 728 (2023) この記事を引用

6342 アクセス

8 件の引用

14 オルトメトリック

メトリクスの詳細

医療用マイクロロボティクスは、小型センサーとアクチュエーターを通じて人体内の非侵襲的診断と治療を目的とした新興分野です。 このようなマイクロロボットは、係留することもできるし（例えば、スマートマイクロカテーテル、マイクロ内視鏡）、係留しないこともできる（例えば、細胞ベースの薬物送達システム）。 マイクロロボットを単なる受動的キャリアや従来のナノ医療と区別する能動的な動作と複数の機能は、磁気や超音波などの物理場を使用した外部制御を通じて実現できます。 ここでは、生殖補助医療の分野における主な課題の概要と、これらの新技術が将来どのように生体内での受精補助を可能にし、胚の着床を促進できるかについて概観します。 ケーススタディとして、不育症の場合の潜在的な介入について説明します。これには、磁気制御されたマイクロロボットを使用して初期胚を非侵襲的に受精部位に戻すことが含まれます。 胚は分泌卵管液と接触するため、自然条件下で子宮内膜の調製と同期して発育することができます。 私たちは、材料とプロセスの適切な選択を含め、マイクロロボットの潜在的な設計について議論し、ベンチから動物研究や人間の医療への応用を想定しています。 最後に、このテクノロジーを臨床に導入する際の規制上および倫理上の考慮事項に焦点を当てます。

不妊症は、世界中で 4,850 万組のカップルが影響を受けている問題です1。 女性要因の考えられる原因は、排卵障害、卵管機能不全、子宮内膜症、子宮および/または子宮頸部要因です。 男性因子は通常、精子の質の低下（運動性の低下、形態の異常、数の減少など）によって引き起こされ、生体内で卵母細胞が受精する可能性が減少します。 既存の一般的な不妊治療には、低コストで低侵襲のホルモン刺激と子宮内授精、体外受精（IVF）、または卵細胞質内精子注入（ICSI）が含まれており、これらは卵管不妊または重度の男性不妊と診断された場合に適応となります。 国際ガイドライン 2 によって提案されているプロトコールの改良とより優れた配偶子選択技術により、これらの技術の適用は急速に増加し、約 95% の受精率に達しています 3。 ただし、ICSI および IVF の着床率は依然として 17 ～ 21% (3 日目以降) であり、患者の年齢とともに低下します 4。 これらの率は、in vitro での長期にわたる胚培養（5 日目まで）の後、ここ数年でさらに改善され、妊娠率は 42 ～ 47% に達しました。 しかし、高品質の胚盤胞を取得できる確率は依然として低く、ホルモン刺激により多数の卵子を回収する必要性に依存していますが、機械学習を使用した高度な品質評価技術を使用しても、最適な品質の胚あたりの着床率は高くなります。まだ 57.5% を超えていません6。

IVF や ICSI によって得られた移植胚の妊娠率が低いのは、配偶子が体外操作中に受けるストレスが原因である可能性があります 7。 ライフスタイル要因、病気、子宮または子宮内膜の異常、または胎児要因も影響を与える可能性があります。 体外受精研究室のプロトコルの違いも、各治療の成功に影響を与えることが示されています8。 それにもかかわらず、ほとんどの場合、明確な説明は見つかりません。 これらの医学的問題に対しては、子宮内膜損傷の治療、刺激プロトコルの変更、胚盤胞期の胚の移植、および/または孵化補助が役立つことが示されています9。

特に、不育症の胚着床不全に対して、IVF10 導入後の最初の数年間で有望な方法は、腹腔鏡検査による配偶子/接合子の卵管内移植 (GIFT/ZIFT) でした 11。 この技術は、IVF と ICSI による体外受精が改良され、現代の IVF 研究室での培養条件がより高い胚形成率を示した後、廃止されました。 しかし、GIFT と ZIFT は、受精および/または胚の発育に適切な生理学的環境、および胚と子宮内膜の準備の間の最適な同期を提供するため、依然として有利であると考えられています。 この処置により、RIF の一部の症例では妊娠率が高くなることが示されました 12 が、ZIFT の 3 症例を含むメタスタディでは、出生率に明らかな改善は観察されませんでした 13。 一般に、この技術の成功は外科医の専門知識と適用されるプロトコルに依存し、IVF 研究室によって異なることが知られています。 従来の方法も非常に侵襲的であり、麻酔が必要であり、悪影響を及ぼす可能性があります14。しかし、マイクロロボット ZIFT/GIFT のような侵襲性の低い ZIFT 技術は、より良い結果をもたらす可能性があります。