【ITニュース解説】Electromechanical reshaping offers safer eye surgery

現代社会において、視力矯正は多くの人々にとって身近な医療分野となっている。メガネやコンタクトレンズといった物理的な補助具から、近年ではレーザーを用いた手術によって、恒久的に視力を回復させる選択肢も増えている。しかし、そうした既存のレーザー手術には、いくつかの課題が存在する。今回紹介する「電気機械的再形成（Electromechanical Reshaping、略してEMR）」という新しい技術は、これらの課題を克服し、より安全で幅広い層に適用可能な視力矯正法として期待されている。

従来の代表的なレーザー手術、例えばLASIK（レーシック）では、角膜の一部をレーザーで削り取ることで形状を変え、光の屈折を調整している。これにより、近視や遠視、乱視といった屈折異常を矯正できる。この方法は高い効果を発揮する一方で、角膜組織を切除するため、不可逆的な変化をもたらすという側面がある。また、手術後にドライアイになったり、夜間に光がにじんで見えたりするなどの合併症のリスクも指摘されている。さらに、角膜が薄い人や、円錐角膜と呼ばれる特殊な病状で角膜が変形している人には適用できないという制限もあった。これらの課題を解決するため、医療技術の研究者たちは、角膜を切除せずに形状を変化させる新たなアプローチを模索してきた。

EMR技術は、まさにこの課題に応えるべく開発された革新的な手法だ。その名の通り、「電気」と「機械」の力を組み合わせて角膜を「再形成」するというコンセプトに基づいている。この技術の核心は、角膜の主成分である「コラーゲン」というタンパク質の性質を利用することにある。コラーゲンは、私たちの皮膚や骨、そして角膜など、体中の多くの結合組織を構成する重要な要素であり、その線維が規則正しく配列することで、組織の強度や透明性を保っている。

EMRでは、まず、極めて微細な金電極が並んだプローブ（探針）を角膜の表面に優しく押し当てる。次に、この電極を通じて角膜に非常に弱い直流電流を流す。この微弱な電流が流れると、角膜の細胞外マトリックス（細胞を取り巻く環境）内の水素イオン濃度、つまりpH値が一時的に変化する。具体的には、電流によって水が電気分解され、水酸化物イオンが生成されることで局所的にアルカリ性へと傾き、コラーゲン線維の分子間結合が一時的に緩む。この状態を「電気化学的軟化」と呼ぶ。

コラーゲン線維が軟化した瞬間に、プローブによって非常に精密な機械的圧力を角膜に加える。この圧力が、軟化したコラーゲン線維の配列を意図した形状へと再編成させる。必要な形状に変化させた後、電流を止めると、pH値はすぐに元の状態に戻る。pHが元に戻ると、緩んでいたコラーゲン線維の分子間結合が再構築され、新しい形状でしっかりと固定されるのである。この一連のプロセスを通じて、角膜組織を切除することなく、屈折異常を矯正するための理想的な形状へと変化させることが可能となる。

このEMR技術が提供する最大の利点は、その「低侵襲性」にある。従来のレーザー手術のように角膜組織を切除しないため、角膜本来の厚みや強度を維持できる。これにより、合併症のリスクを大幅に低減できる可能性があり、手術後のドライアイや夜間視力低下といった問題の発生も抑えられることが期待される。また、角膜の組織を切除しないということは、もし手術結果が期待通りでなかった場合や、将来的に視力が変化した場合でも、理論上は「再調整」が可能であるという大きなメリットも生み出す。レーザー手術が不可逆的なのに対し、EMRは何度でもやり直せる可能性を秘めているのだ。

さらに、EMRはこれまで手術が困難だった患者にも希望をもたらす可能性がある。角膜が薄い人や円錐角膜で変形している人でも、組織を切除しないため、安全に治療を受けられるようになるかもしれない。これは、視力矯正の選択肢が限られていた多くの人々にとって、まさに画期的な進歩と言える。加えて、EMRに用いられる装置は、大規模なレーザー装置に比べて小型で安価に製造できる可能性があるため、将来的には医療費の削減にも貢献するかもしれない。

現在、このEMR技術はまだ研究開発の初期段階にあるが、すでに有望な成果を上げている。マウスやウサギといった小動物の角膜を用いた実験では、最大で3ヶ月間、その形状が安定して維持されることが確認された。さらに、ヒトの角膜組織を培養した状態での実験でも、成功裏に形状変化が実現されている。これらの結果は、EMRが実際に生体組織に適用可能であり、意図した効果を発揮することを示している。

もちろん、この技術を実用化するためには、まだ多くの課題をクリアする必要がある。最も重要なのは、長期的な安定性の検証だ。数ヶ月だけでなく、数年単位で角膜の新しい形状が維持されるのか、安全性に問題はないのか、といった点が詳しく調べられなければならない。また、生体への電流印加に伴う安全性、細胞への影響、感染症のリスクなども厳密に評価する必要がある。ヒトへの臨床適用に向けた詳細なプロトコルの開発や、最適な電流・圧力・時間などのパラメータの特定も不可欠だ。

しかしながら、EMR技術が持つポテンシャルは非常に大きい。角膜を切除せずに、電気と機械の精密な制御によってその形状を自在に変化させるというアイデアは、従来の視力矯正手術の概念を根本から覆す可能性を秘めている。この技術がさらに発展し、臨床応用に至れば、より多くの人々が安全かつ効果的に視力の問題から解放される未来が訪れることだろう。