小児科学・新生児学研究

小児科学と新生児学

小児科学と新生児学は、人生の最初の段階を通して、発達と成長についてより深く学ぶことを目的としています。発達初期の研究は、最も脆弱な段階を調査するもので、小さくて壊れやすく、非協力的な被験者を扱う際には、実験上の重大な課題を克服する必要があります。研究の対象は、自然に発症する障害から、生後早期の暴露や感作に至るまで、さまざまな問題が考えられます。

flexiVent

詳細な肺機能測定

幼少期の発育過程において、肺の健全な成長に影響を及ぼす可能性のある因子は数多く存在します。これらは肺の血管新生や肺胞形成に影響を与え、炎症や気道リモデリングとして現れます。flexiVentは、炎症の定量化、気道リモデリングの追跡、中心気道と組織間の反応の分割など、肺の力学に関するユニークな洞察を提供します。気管内挿管を用いた縦断的研究では、被験者が自分自身のベースラインとして機能し、その成長を通じて病気や治療の進行を追跡することができます。

マックス・プランク研究所の研究者は、気管支肺異形成（BPD）の子犬の肺の力学を測定するために、新生児研究にflexiVentと全身プレチスモグラフィを統合しました。

論文

• Antenatal Endotoxin Induces Dysanapsis in Experimental Bronchopulmonary Dysplasia. (2024). McGinn, E.A., et al. American Journal of Respiratory Cell and Molecular Biology, https://doi.org/10.1165/rcmb.2023-0157OC

• Sex-specific airway hyperreactivity and sex-specific transcriptome remodeling in neonatal piglets challenged with intra-airway acid – Reznikov, L. R. et al. American Journal of Physiology-Lung Cellular and Molecular Physiology, 316(1), pp. L131–L143. 2019.

• Neonatal pneumococcal colonisation caused by Influenza A infection alters lung function in adult mice – FitzPatrick, M. et al. Scientific reports. p. 22751. 2016.

• Exposure of neonatal mice to bromine impairs their alveolar development and lung function – Jilling, T. et al. American journal of physiology. Lung cellular and molecular physiology. 314(1), pp. L137–L143. 2018.

• Maternal high fat diet compromises survival and modulates lung development of offspring, and impairs lung function of dams (female mice) – Smoothy, J. et al. Respiratory Research. BioMed Central, 20(1), p. 21. 2019.

• Foetal growth restriction in mice modifies postnatal airway responsiveness in an age and sex-dependent manner – Wang, K. C. W. et al. Clinical Science. Portland Press Limited, 132(2), pp. 273–284. 2018.

• Sex-specific lung functional changes in adult mice exposed only to second-hand smoke in utero – Noël, A., et al. Respiratory Research, 18(1). 2017.

flexiVent

inExpose

自動化された再現性の高い曝露

inExposeは、小動物におけるコンピューター制御の曝露を提供し、自動化されたプロトコルと再現性のある結果を可能にします。inExposeは、空気流量とエアロゾル発生装置を制御することにより、標的エアロゾル送達のために特別に設計されています。inExposeの鼻専用タワーによる摂取の最小化、または全身チャンバーによるストレスの最小化機能は、典型的な吸入パラメータを超える実験条件のユニークな制御を提供します。これらの暴露は、子宮内の子孫を感作するためにダムを用いて、または仔マウスを直接用いて実施することができます。

論文

• Maternal allergen exposure reprograms the developmental lung transcriptome in atopic and normoresponsive rat pups. – Carpe et al. Am J Physiol Lung Cell Mol Physiol., 303:L899-911, 2012.

• In utero cigarette smoke exposure impairs somatic and lung growth in BALB/c mice. – Larcombe et al. Eur Respir J., 2011.

• Characterization of Secondhand Smoke (SHS) and Materno-Fetal Interactions in Receptors for Advanced Glycation End-Products (RAGE)-Targeted Mice. – Winden et al. PhD Dissertation.

• In utero tobacco smoke exposure alters lung inflammation, viral clearance, and CD8 + T-cell responses in neonatal mice infected with respiratory syncytial virus. Cheemarla, N. R., et al. American Journal of Physiology-Lung Cellular and Molecular Physiology, 317(2), L212–L221. 2019.

• Maternal smoking induces acquired CFTR dysfunction in neonatal rats. McCormick, L. L., et al. American Journal of Respiratory and Critical Care Medicine, Vol. 198, pp. 672–674. 2018.

• E-Cigarette Exposure Delays Implantation and Causes Reduced Weight Gain within in utero Exposed Female Offspring. Wetendorf, M., et al. J Endocr Soc. 5;3(10):1907-1916. 2019.

vivoFlow

ガスの課題にリアルタイムで対応

肺は子宮内で最後に発達する臓器のひとつであるため、未熟児は肺が未発達です。未熟児出産後の一般的なプロトコルは、肺の未発達を克服するために乳児を高酸素環境に置くことです。高濃度の酸素は、増加した酸素を検出し補う能力をテストし、肺の最終的な発達に合併症を引き起こし、肺過敏症を引き起こす可能性があります。幼少期の被験者用に特別に設計されたインサートを使用することで、意識的かつ無拘束の状態で自発換気を正確にモニターすることができ、O2チャレンジと組み合わせることができます。

vivoFlow

論文

• Prenatal blockade of estradiol synthesis impairs respiratory and metabolic responses to hypoxia in newborn and adult rats. – Joseph et al. Am J Physiol Regul Integr Comp Physiol. 287:R612, 2004.

• Disruption of adenosinergic modulation of ventilation at rest and during hypercapnia by neonatal caffeine in young rats: role of adenosine A1 and A2A receptors. – Montandon et al. Am J Physiol Regul Integr Comp Physiol., 292:R1621, 2007.

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動物モデルと小児科学・新生児学研究

動物モデルを用いた小児科学と新生児学の研究は、ヒトの子どもや新生児に直接試験できない治療や病態の理解を深めるために、非常に重要な手段となっています。以下に、それぞれの分野で行われている主な研究例を紹介します。

小児科学における動物モデル研究の例

1. 小児がんの研究（例：神経芽腫、白血病など）

• マウスモデルに腫瘍細胞を移植して、抗がん剤の効果や副作用を検証。

• 遺伝子改変マウスを使って、がん発症のメカニズムや特定遺伝子の関与を調べる。

2. 小児てんかん・自閉症などの神経発達障害

• マウスやラットで特定の遺伝子を欠損させたモデルを使い、脳発達や行動異常の解析。

• 神経伝達物質やシナプスの異常を評価し、新しい薬剤の探索も行う。

3. アレルギーや喘息モデル

• OVA（卵白アルブミン）感作マウスを使って、喘息の病態や免疫反応を再現。

• 抗アレルギー薬や免疫調整療法の評価。

4. 小児肥満・2型糖尿病

• 高脂肪食を与えたマウスでインスリン抵抗性や肥満に伴う代謝変化を研究。

新生児学における動物モデル研究の例

1. 早産・低出生体重児モデル

• ラットやウサギで、胎児摘出のタイミングを変えることで早産状態を再現。

• 肺の未熟性や脳室内出血の発生メカニズムを調べ、人工呼吸器やステロイド治療の効果を検証。

2. 新生児仮死・低酸素性虚血性脳症

• ラットやマウスの脳虚血モデル（片側頸動脈結紮＋低酸素曝露）でHIEを再現。

• 低体温療法や神経保護薬（EPO、幹細胞治療など）の効果を評価。

3. 新生児壊死性腸炎

• マウスやラットの人工哺乳モデルで、低酸素・フォーミュラミルク・細菌の影響を組み合わせてNEC様病態を再現。

4. 新生児敗血症・免疫発達

• 新生児マウスにLPS（細菌成分）や細菌感染を与えて炎症反応を調べる。

• 免疫系の未熟さや抗炎症療法の研究に利用。

動物モデルでの小児科学・新生児学の研究目的

動物モデルを使った小児科学や新生児学の研究には、いくつかの明確な目的があります。それぞれの目的は、ヒトの子どもや新生児に対してより安全で効果的な医療を提供するための基礎となっています。

ヒトでは研究が難しい現象の理解

• 小児や新生児に対する侵襲的な検査や治療の実験は倫理的に難しい。

• 動物モデルを使えば、病気の初期段階や進行メカニズムを詳細に観察可能。

病気の発症メカニズムの解明

• 遺伝子改変動物や疾患誘導モデルを使って、病気の「なぜ」を突き止める。

新しい治療法・予防法の評価

• 新薬や治療法を人間に使う前に、安全性と有効性を動物でテストする。

• 副作用や用量の最適化も行う。

成長・発達に伴う変化のモデル化

• 子どもは「小さな大人」ではなく、発達過程で特有の病態や反応を示す。

• 動物モデルで年齢ごとの発達段階を再現し、治療タイミングを検討する。

個別化医療・予測医療への応用

• 特定の遺伝子型や病態に基づいた個別化治療戦略を模索。

• 「このタイプの子どもにはどの治療が効果的か」を事前に予測できるようにする。

動物モデル研究の目的は、「子どもたちの命と生活の質を守るために、リスクの少ない方法で深い理解を得て、安全な治療を開発すること」です。

動物モデルでの小児科学・新生児学研究に使用される装置例

動物モデルを用いた小児科学および新生児学の研究では、病態の解明や新たな治療法の評価にあたり、さまざまな専用の装置が使用されます。これらの装置は、研究対象となる臓器や病態に応じて選択され、科学的な正確性と再現性の高いデータを得るために欠かせないものです。

脳や神経系の研究では、脳波（EEG）装置や光学イメージング装置（例：カルシウムイメージング、二光子顕微鏡）が用いられます。これらにより、てんかんや発達障害のモデル動物における神経活動や脳内ネットワークの変化を詳細に解析することが可能です。また、行動解析装置を用いることで、自閉スペクトラム症や注意欠如・多動症（ADHD）などの行動特性を定量的に評価できます。

呼吸器の研究では、非侵襲的に肺機能を評価するための呼吸機能測定装置や、人工換気装置が利用されます。これらは、早産児モデルにおける肺の成熟度や、肺サーファクタント療法の効果検証などに役立ちます。

循環器系の研究では、心機能を評価するための超音波診断装置や、血圧・心拍数をモニタリングできるテレメトリー装置が活用されます。これらは先天性心疾患モデルや新生児仮死モデルの研究において重要です。

免疫や分子生物学的な解析には、フローサイトメーター（FACS）やリアルタイムPCR装置、ELISAプレートリーダーなどが使用されます。これにより、免疫細胞の動態や炎症性サイトカインの発現レベルを高精度で測定できます。新生児敗血症やアレルギー疾患、小児がんの研究に広く用いられています。

また、病理・組織学的な評価には、蛍光顕微鏡や共焦点顕微鏡、スライドスキャナーといった装置が使われます。これらにより、組織の構造変化や細胞レベルでの病変を観察することができます。

さらに、早産や仮死など新生児特有の状況を再現するために、小動物用の保育器や低酸素曝露装置、さらには小動物用のMRIやCT装置なども利用されます。これらは、よりヒトに近い状態での評価を可能にし、臨床応用への橋渡しとなっています。

このように、動物モデル研究では、目的に応じた多種多様な装置が導入されており、それぞれが新たな医療の発展に貢献しています。

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emka TECHNOLOGIES

emka TECHNOLOGIES社は、1992年にフランスで設立され、当初は、アイソレーテッドオーガンバスやランゲンドルフ灌流装置を開発、製造しており、2000年には非侵襲性のテレメトリーをリリース、2014年には、SCIREQ社（カナダ）をグループに入れることにより、呼吸器研究用機器を製品ポートフォリオに加え、幅広い分野の機器を、世界の研究者の方々に提供しています。

オレンジサイエンスはemka TECHNOLOGIESの日本総代理店です。日本では唯一emka TECHNOLOGIES社と取引できる窓口となっております。日本国内で展開される様々な研究プロジェクトを支え、研究者の皆様がより効果的かつ効率的に研究を進められるよう、迅速で専門的なサポートを提供しています。

​​主な製品

• マウス・ラット用テレメトリー

• ジャケットテレメトリー

• オーガンバス

• ランゲンドルフ

emka TECNOLOGIES社 製品

主な製品

• マウス・ラット肺機能測定装置

• マウス・ラット呼吸測定装置

• 吸入暴露装置

• ​細胞暴露装置

SCIREQ社 製品

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その他の製品

Precisionary ビブラトーム（振動式ミクロトーム）

組織切片作製

Precisionary ビブラトームは細胞や組織の切片を特許取得済みの圧縮技術によりビビリなしで作製し、急性組織上の多くの生存細胞を維持します。肺機能を解析した後、肺を取り出しスライスしたり、肺1つから複数の組織サンプルを取得することが可能です。

• 従来のビブラトームの5倍の速さで切開し、ブレードを組織に当てる時間を短縮し、より良い切開を実現

• Auto Zero-Zテクノロジーにより、Z軸のたわみを1 µm未満に低減

• 高周波振動メカニズムにより、ビビリマークを低減または除去

• 持ち運びに便利な軽量設計

• 完全自動化：切開＋厚み調整

• 360度のアガロース包埋により、切断プロセス中に組織を安定化

ビブラトーム

Etaluma Lumascope

インキュベーター内で使用できる３色蛍光ライブセルイメージング蛍光顕微鏡

EtalumaのLumascope（ルマスコープ）は、優れた感度、解像度、ゼロピクセルシフトを備えた、半導体光学の新しいコンセプトで設計された、倒立型小型蛍光顕微鏡です。日々顕微鏡を使用する科学者によって考案、設計され、そのコンセプトデザインにより、インキュベーター、ドラフトチャンバーなどの限られたスペースの中で使用でき、幅広いラボウエアでのライブセルイメージングを可能にします。

多点観察モデル、定点観察モデルがあり、様々な観察シーンに対応できます。

Lumascope

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