針を見ると膝がガクガクしちゃう人は「幸せ者」！新しい採血装置はヒルから学び、採血の快適性を大幅に向上させました...

採血の針を見て膝がガクガクする人は幸せ者でしょうか？

スイスの研究者たちはヒルにヒントを得て、数か月前に新たな血液採取装置をリリースした。この装置は、多くの人が恐れる針を使わず、代わりに吸引カップとマイクロニードルを組み合わせて使用​​し、最小限の外傷で十分な血液を採取します。

画像出典：参考文献[1]

血を吸うヒルの口には吸盤と多くの鋭い「小さな歯」があります。食事の際には飲み込むことで負圧を発生させて血を吸います。 ETH チューリッヒが開発した新しい血液採取装置も同様の原理で機能し、まず吸盤を介して人の上腕に取り付けられます。押すと、装置内のマイクロニードルが皮膚を刺し、負圧によって血液を採取します。

ヒルというと、多くの人が怖がったり、気持ち悪いと感じたりするかもしれませんが、科学研究コミュニティはヒルの潜在的な治療価値を研究するために懸命に取り組んでおり、その一部は積極的に使用されています。

ヒルを理解する

空腹のヒルは光や振動など周囲の変化に非常に敏感です。標的の宿主に遭遇すると、水中環境に生息するヒルの中には、標的の動物を「追いかける」ものもいます。頭と尻尾に吸盤があり、口の吸盤は小さく、尻尾の吸盤は大きいです。走るとき、ヒルの体は絶えず「伸び縮み」しながら芋虫のように前方に這い進み、前方の吸盤と後方の吸盤が交互に動いて、前方の吸盤が宿主に接触してうまく吸い付きます。

画像提供: Chiswick Chap

しかし心配しないでください。ハイキング中に遭遇するヒルは、通常、ターゲットを追いかけることはなく、偶然に宿主に付着することが多いのです。吸盤で体を固定した後、ヒルの口の中にY字型に配置された3つのあごが機能し始めます。それぞれの顎は鋸歯状のナイフのようなもので、多数の小さな歯が一列に並んでおり、前後に動いて宿主の皮膚を切り裂きます。

通常、怪我をして出血すると、体は出血を止めるためにいくつかの生理学的メカニズムを自発的に起動します。血小板が損傷した血管に集まり、大量のトロンビンを生成し、傷口に血栓が形成されてさらに出血が止まります。

しかし、ヒルには独自の対抗手段があります。これらはヒルジンと呼ばれる酵素を放出し、これが宿主のトロンビンの活動を直接阻害し、宿主の傷口に血栓が形成されるのを防ぎます。傷口の血は流れ続け、ヒルは血を吸い続ける可能性があります。血を吸う時間は数十分から数時間に及びます。

ヒルの中には、口の中に3つの顎があり、その顎にたくさんの小さな歯が並んでいるものもいます。野生では、体にヒルがいてそれを取り除こうと思ったら、ヒルの頭と尾にある吸盤を爪で押して落とすことができます。画像出典: アメリカ自然史博物館

ヒルが飲み込むと負圧が発生し、消化管に血液が引き込まれます。十分に栄養を与えられたヒルは、体重が以前の5倍にまで膨れ上がり、時には体重の10倍もの血を吸うこともあります。 「ヒルの体内で血液が凝固すると、レンガのように底に落ちてしまう」と、カナダのロイヤル・オンタリオ博物館の昆虫学上級学芸員、クヴィスト・カリー氏は言う。

ヒルジンは強力な抗凝固剤です。ヒルが満杯になって落ちても、ヒルジンは咬まれた部位でまだ作用し、宿主の傷口からはしばらく出血が続きます。ヒルが満腹になり葉を食べた後でも、消化管内の宿主の血液は長い間凝固しないことがあります。以前、研究者たちは、ヒルの中には一度血を吸った後、1年間生きられるものもいることを発見しました。

英語では、「leech」という言葉は、常に与えずに奪う人を表すのにも使われます。しかし実際には、すべてのヒルが血を吸うわけではありません。ヒルの多くの種は捕食動物です。主にカタツムリ、ナメクジ、ミミズなどの小さな無脊椎動物を食べます。同時に、食物連鎖において、ヒルは魚、カメ、水鳥、その他の動物の餌にもなります。

あなたを助けるヒル

科学研究界では、ヒルは多くの研究者のお気に入りであり、研究室でヒルに血を吸わせる研究者もいます。科学者たちはヒルジンを研究することで、血栓を治療し脳卒中を予防するための副作用の少ない薬を開発している。さらに、ヒルは外科手術の際にも役割を果たすことがあります。たとえば、切断された人間の指が再び接合されるとき、ヒルは血を吸い、切断された指に新鮮な酸素を含んだ血液を再び送り込むことができます。

ヒルを見つけて採集するために、研究者の中には自分自身を餌として使う人もいます。ヒルがいっぱいになると、自動的に落ちて研究者が用意した袋の中に落ちます。画像出典: アメリカ自然史博物館

現在、ヒルをベースに開発された採血器具により、人々がより簡単に血液を採取できるようになると期待されています。今年3月にETHチューリッヒが発表した研究によると、新しい採血装置の吸盤とマイクロニードルはヒルの口にある吸盤と小さな歯を模倣していた。吸引カップは患者の腕に固定されており、押すと吸引カップ内のマイクロニードルが皮膚に刺さります。カップ内の圧力が解放されると負圧が発生し、血液は抗凝固剤を含む貯蔵スペースに引き込まれます。

画像出典：参考文献[1]

マイクロニードリングは侵襲性が低く、痛みや不快感が少なく、傷の治癒が早くなります。さらに、マイクロニードルは吸引カップ内に固定されているため、従来の採血針に比べて穿刺時およびその後の治療時に傷害を負うリスクが軽減されます。研究者らは、完全に生分解性の材料で作られたデバイスの新バージョンも開発している。

この採血装置は医療従事者以外でも使用できます。さらに、指先採血に比べてより多くの血液を採取できるため、診断の精度が向上します。さらに、低コストで製造でき、持ち運びも簡単なため、低・中所得地域に適しており、人々がマラリアなどの病気とよりよく闘うのに役立つことが期待されています。

現在、マラリア診断には患者の耳たぶまたは指先から血液を採取し、マラリア原虫の存在を調べることが必要である。マラリア原虫に感染した蚊が健康な人を刺すと、蚊は唾液中のマラリア原虫を人体に注入します。その後、寄生虫は血流に入ります。寄生虫はまず肝臓に侵入し、肝細胞内で成長して増殖します。成熟すると肝臓から出て血液中の赤血球に感染します。

マラリアに感染すると、発熱、悪寒、頭痛、嘔吐などの症状が現れ、重症の場合は生命を脅かすこともあります。血液塗抹標本でマラリア原虫の有無を調べることにより、医療従事者は患者のマラリア感染を診断し、監視することができます。

血液塗抹標本を通して、マラリア原虫が赤血球に入り込み増殖する様子を観察することができます。 2021年6月30日、私の国は世界保健機関によってマラリアのない国として認定されました。画像出典: Lukas.S

子供は重度のマラリア感染のリスクが高くなります。世界保健機関によれば、アフリカにおけるマラリアによる死亡者の約78%は5歳未満の子供です。

しかし同時に、人口における針恐怖症の割合は低くなく、特に子供たちは針を恐れています。成人の約4分の1と子供の最大3分の2が、注射針に対して強い恐怖心を抱いていると推定されています。一般的に言えば、針に対する恐怖心は年齢を重ねるにつれて徐々に弱まるか、消えていきます。

採血針も怖いという方は、「ヒル採血器」もぜひご検討ください。

企画・制作

出典: Bringing Science Home (id: steamforkids)

著者: クラウド

編集者：イヌオ

校正：Xu Lai、Lin Lin