TED日本語 - ケビン・ストーン: 関節置換術のバイオな未来像

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TED日本語 - ケビン・ストーン: 関節置換術のバイオな未来像

TED Talks

関節置換術のバイオな未来像
The bio-future of joint replacement
ケビン・ストーン
Kevin Stone

内容

関節炎や怪我など、非常に多くの人々が膝の故障を抱えています。しかし、ヒト組織を使う最高の治療を享受しているのはごく少数に過ぎません。ヒト移植に要する高額費用やドナー不足を回避できる、動物性組織を使用した新しい治療法をケビン・ストーンが紹介します。

Script

So let me just start with my story. So I tore my knee joint meniscus cartilage playing soccer in college. Then I went on to tear my ACL, the ligament in my knee, and then developed an arthritic knee. And I'm sure that many of you in this audience have that same story, and, by the way, I married a woman who has exactly the same story. So this motivated me to become an orthopedic surgeon and to see if I couldn't focus on solutions for those problems that would keep me playing sports and not limit me. So with that, let me just show you a quick video to get you in the mood of what we're trying to explain.

Narrator: We are all aware of the risk of cancer, but there's another disease that's destined to affect even more of us: arthritis. Cancer may kill you, but when you look at the numbers, arthritis ruins more lives. Assuming you live a long life, there's a 50 percent chance you'll develop arthritis. And it's not just aging that causes arthritis. Common injuries can lead to decades of pain, until our joints quite literally grind to a halt. Desperate for a solution, we've turned to engineering to design artificial components to replace our worn-out body parts, but in the midst of the modern buzz around the promises of a bionic body, shouldn't we stop and ask if there's a better, more natural way? Let's consider an alternative path. What if all the replacements our bodies need already exist in nature, or within our own stem cells? This is the field of biologic replacements, where we replace worn-out parts with new, natural ones.

Kevin Stone: And so, the mission is: how do I treat these things biologically? And let's talk about both what I did for my wife, and what I've done for hundreds of other patients. First thing for my wife, and the most common thing I hear from my patients, particularly in the 40- to 80-year-old age group, 70-year-old age group, is they come in and say, "Hey, Doc, isn't there just a shock absorber you can put in my knee? I'm not ready for joint replacement." And so for her, I put in a human meniscus allograft donor right into that [ knee ] joint space. And [ the allograft ] replaces [ the missing meniscus ] . And then for that unstable ligament, we put in a human donor ligament to stabilize the knee. And then for the damaged arthritis on the surface, we did a stem cell paste graft, which we designed in 1991, to regrow that articular cartilage surface and give it back a smooth surface there. So here's my wife's bad knee on the left, and her just hiking now four months later in Aspen, and doing well. And it works, not just for my wife, but certainly for other patients. The girl on the video, Jen Hudak, just won the Superpipe in Aspen just nine months after having destroyed her knee, as you see in the other image -- and having a paste graft to that knee. And so we can regrow these surfaces biologically.

So with all this success, why isn't that good enough, you might ask. Well the reason is because there's not enough donor cycles. There's not enough young, healthy people falling off their motorcycle and donating that tissue to us. And the tissue's very expensive. And so that's not going to be a solution that's going to get us global with biologic tissue. But the solution is animal tissue because it's plentiful, it's cheap, you can get it from young, healthy tissues, but the barrier is immunology. And the specific barrier is a specific epitope called the galactosyl, or gal epitope. So if we're going to transplant animal tissues to people, we have to figure out a way to get rid of that epitope.

So my story in working with animal tissues starts in 1984. And I started first with cow Achilles tendon, where we would take the cow Achilles tendon, which is type-I collagen, strip it of its antigens by degrading it with an acid and detergent wash and forming it into a regeneration template. We would then take that regeneration template and insert it into the missing meniscus cartilage to regrow that in a patient's knee. We've now done that procedure, and it's been done worldwide in over 4,000 cases, so it's an FDA-approved and worldwide-accepted way to regrow the meniscus. And that's great when I can degrade the tissue. But what happens for your ligament when I need an intact ligament? I can't grind it up in a blender. So in that case, I have to design -- and we designed with Uri Galili and Tom Turek -- an enzyme wash to wash away, or strip, those galactosyl epitopes with a specific enzyme. And we call that a "gal stripping" technique. What we do is humanize the tissue. It's by gal stripping that tissue we humanize it (Laughter), and then we can put it back into a patient's knee. And we've done that. Now we've taken pig ligament -- young, healthy, big tissue, put it into 10 patients in an FDA-approved trial -- and then one of our patients went on to have three Canadian Masters Downhill championships -- on his "pig-lig," as he calls it. So we know it can work. And there's a wide clinical trial of this tissue now pending.

So what about the next step? What about getting to a total biologic knee replacement, not just the parts? How are we going to revolutionize artificial joint replacement? Well here's how we're going to do it. So what we're going to do is take an articular cartilage from a young, healthy pig, strip it of its antigens, load it with your stem cells, then put it back on to that arthritic surface in your knee, tack it on there, have you heal that surface and then create a new biologic surface for your knee. So that's our biologic approach right now. We're going to rebuild your knee with the parts. We're going to resurface it with a completely new surface.

But we have other advantages from the animal kingdom. There's a benefit of 400 million years of ambulation. We can harness those benefits. We can use thicker, younger, better tissues than you might have injured in your knee, or that you might have when you're 40,50 or 60. We can do it as an outpatient procedure. We can strip that tissue very economically, and so this is how we can get biologic knee replacement to go global.

And so welcome to super biologics. It's not hardware. It's not software. It's bioware. It's version 2.0 of you. And so with that, coming to a -- (Laughter) coming to an operating theater near you soon, I believe.

Thank you very much.

(Applause)

まず私自身の話から始めましょう 大学時代にサッカーをしていて 膝関節半月板を損傷しました そして膝の靭帯を痛めてしまい 膝関節炎を患ったのです 同じ体験をされた方も多数いらっしゃると思います ちなみに私が結婚した女性にも 全く同じ経験がありました これが 私が整形外科医になった動機です 制限なしでスポーツを続けることができるような 問題解決に集中したいと思ったのです この点についてもっとよくご理解いただくために ビデオを用意しました ご覧ください

癌の危険性はもはや周知の事実である しかし 癌を上回る数の人々に 影響を及ぼす病気がある ― 関節炎だ 癌は命を奪うかもしれない しかし数字上では 関節炎に悩まされる患者の方が多いのである 長生きをした場合 実に二人に一人の確率で 関節炎を患う可能性がある しかも加齢だけが関節炎の原因ではない 些細な怪我からくる痛みが 数十年も続いたのち ついに関節が動かなくなることもあるのだ 解決策を望む声は工学の分野へ波及し 人工素材が開発され 磨耗した部位に置換されるようになった しかし この人工移植された肉体を 諸手を挙げて受け入れる現在の風潮を見直し もっと自然で優れた方法を探すべきではないのだろうか? 他の選択肢を考えてみよう 体が必要とする置換部位が 全て自然の中に あるいは自身の幹細胞の中に 既に存在しているとすれば? これが 磨耗した部位を新しい自然のものと 入れ替える バイオ置換術なのである

さて 生物学的治療とは どのようなものでしょう まず 私が妻や他の何百人もの患者を 治療した方法からお話しましょう 妻をはじめとして 40代‐80代の患者から よく聞く質問として 次のようなものがあります 「先生 膝に入れる緩衝材はないんですか? 人口関節にはまだ躊躇してるんです」 なので妻には供与体の半月板を 膝関節スペースに移植しました 同種移植により 失われた半月板を補うのです 不安定な靭帯部分には 膝を安定させる目的で 供与体の靭帯を入れました 表面が悪化した関節炎には 関節軟骨面を再生させ 表面を円滑化するために 私たちが1991年に開発した 幹細胞ペースト接合を行いました 左が術前の妻の悪化した膝の写真 右が手術4ヵ月後 アスペンで 快適にハイキングする妻です 妻に限らず 他の患者にも効果がありました このビデオのジェン・ヒューダックは アスペン・スーパーパイプで優勝しましたが これは膝の故障のほんの9ヵ月後のことです 写真でご覧いただけるように 膝にはペースト接合が施されています 生物学的な表面再生が可能なのです

このような成功例がありながら なぜこれで十分でないのでしょうか それは ドナーが少ないからです 若い健康な人々がバイク事故に逢い 細胞組織を提供してくれる機会は そうそうありません しかも細胞組織は非常に高価です 従って生体組織移植は あまり現実的な解決策でありません しかし 動物性細胞組織は 豊富にあり安価なため 解決策になりえます しかも若い 健康な組織を入手できます しかし ここには免疫学的な障壁があります ガラクトシルまたはギャルエピトープと 呼ばれる特定のエピトープが この障壁となっているのです もし動物の組織を人間に移植するのであれば エピトープの除去法を考えなくてはなりません

私は 動物性組織の研究を 1984年にスタートしましたが 最初は牛の アキレス腱から始めました タイプⅠコラーゲンである 牛アキレス腱を 酸と洗剤を用い 抗原から分離し 再生テンプレートを作成します その再生テンプレートを患者の膝に 挿入することにより 失われた 半月板軟骨を再生させるのです この方法により 世界中で 4千件を越える手術が行われました これはFDA認可を受け世界的に 受け入れられている半月板再生法です 組織を分解できる場合には これで大丈夫です では 無傷の靭帯が必要なときはどうでしょう ブレンダーは使えません そういった場合のために― 私はウリ・ガリリとトム・テューレックと共に このガラクトシルエピトープを 特定の酵素を用い 酵素洗浄で分離する 方法を開発しました 「ギャルストリップ」テクニックです 組織をヒト化したのです ギャルがストリップすることで 組織を人間的にしたのですね その後 患者の膝に 戻すことが可能になります その方法で現在では ブタ靭帯から取った 若く 健康で 大規模な組織を FDA認可臨床試験として 10名に移植しました 被験者の1人が カナダ滑降マスターズ大会で 術後3回の優勝に輝きました ― 「ブタ靱帯」のおかげだそうです 同じような臨床試験が 現在実施待ちです

では この次の段階はどうなるでしょう 部分的だけでなく 生物学的な 全膝関節置換術の実施がどうなるのか 人工関節に替わる革命は起こるのか 私たちの取り組みをご説明しますと 若い健康なブタから 関節軟骨を取り出し その抗原をはぎとり 患者の幹細胞とあわせ 膝の関節炎表面に 接着します これが回復すれば 患者の膝に新しい バイオ表面が造られるのです これが現在の生物学的アプローチです 部品を使ってあなたの膝を作り直すのですね 完全に新しい表面で膝を舗装し直すのです

また 動物界は4億年にも及ぶ 歩行の歴史があります その恩恵も 享受することが出来ます 怪我をした年齢や 手術を受ける時が 40歳・50歳・60歳だったとしても それより はるかに厚く 若い組織を使う事が可能です この施術は 外来処置として受けることが可能です また 準備にかかるコストは非常に安価です こういった理由で バイオ膝関節置換術の 世界的普及が 現実的だといえるのです

さあ スーパーバイオの世界にようこそ これは ハードウェアではありません これは ソフトウェアでもありません バイオウェアです あなた自身の新バージョンです まもなく公開予定です (笑) 最寄の手術室でどうぞ

ありがとうございました

(拍手)

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品詞分類

  • 主語
  • 動詞
  • 助動詞
  • 準動詞
  • 関係詞等

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