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Verigene Multiplex PCRシステム

Verigene Multiplex PCR

The VERIGENE® System

  1. Luminex The VERIGENE® System

The VERIGENE® Systemの論文

  1. Multiplex PCR for Detection and Identification of Microbial Pathogens Mark A. PoritzEmail authorBeth Lingenfelter 1. 2. Chapter First Online: 10 November 2018 Advanced Techniques in Diagnostic Microbiology pp 475-493|
  2. Multicenter evaluation of Verigene Enteric Pathogens Nucleic Acid Test for detection of gastrointestinal pathogens. 04 February 2021
  3. Impact of Verigene Multiplex PCR for Positive Blood Cultures and Gram-negative Bacteremia.　Open Forum Infect Dis. 2017 Fall; 4(Suppl 1): S625. Published online 2017 Oct 4. doi: 10.1093/ofid/ofx163.1654 PMCID: PMC5630765
  4. Impact of VerigeneMultiplex PCR for Positive Blood Cultures and Gram Negative Bacteremia
  5. Development of Nanosphere’s Verigene EP FlexTest (IUO) for Rapid Detection of a Broad Range of Gastrointestinal Parasites Directly from Cary-Blair and Non-Formalin Based Fixatives.

BioFire社のFilmArrayとは　新型コロナウイルスSARS-Cov-2検出でも活躍

BioFire社のFilmArrayは、感染症の病原体を迅速に同定するための装置です。その特徴は、数十種類ものウイルスパネルが用意されていて、多数の病原体を調べることが可能で、なおかつ「迅速」であること。操作に必要な時間は数分。あとは装置任せで1時間後には結果が出るそうです。

今の時代は昔のように病原体を培養して数日かかって検出するわけではないようです。マルチプレックスPCRの原理に基づく装置、その他、非常に進展が早い分野です。

微生物検査方法の変遷

一般細菌であれば概ね1日程度で培地上に発育し，発育してきた菌株を純培養するのに1日，同定検査・薬剤感受性検査に1日かかるため，結果を得るためには最短でも3日程度の時間が必要となる（Fig. 2）。培養検査は細菌が生物であることをうまく利用した検査であるが，増殖を待たなくてはならず，急性期の治療方針が経過を左右する感染症診療では，より早期の情報入手が常に求められる。（遺伝子検査の導入による新しい感染症診療　理日：2018年6月11日　日本化学療法学会雑誌 Vol. 66 No.6）

  1. 感染症診療における検査法　日内会誌 107：2230～2239，2018　従来から行われている分離培養法及び生化学的同定法と比較し，より早く微生物を検出し，有用な情報を提供することができる．代表的なものとして，質量分析装置（matrix-assisted laser desorption/ionization time-of-flight mass spectrometry：MALDI-TOF MS）と全自動且つ迅速な遺伝子検査（機器）が挙げられる
  2. 臨床応用される注目の検査法 ２）フィルムアレイ（1995）Vol.33，No.10，2017 ３．感染症の診断において従来から行われている塗抹・培養同定検査は重要な検査法である。しかし，これらの検査法では検出できない原因微生物も多く，迅速性に欠けるため，臨床症状や患者背景等を考慮して治療方針を決定している。その結果，不必要な抗菌薬の投与が行われ，薬剤耐性菌の出現にもつながっている。近年，感染症診断技術において迅速性に優れたさまざまな方法が開発され，臨床応用されている。その中でも質量分析や遺伝子検査の発展は目覚ましい
  3. 感染症検査の最前線－迅速な薬剤感受性検査の最新動向を含めて－　東京医科大学 微生物学分野 教授 大楠 清文　2015年12月
  4. 技術革新がもたらす今後の微生物検査の展開と課題　ダンメディア 61巻12号2015［座談会］話題になっているはマルチプレックスのPCRです。 同時に多項目を検出する検査法で、アメリカではFDAの承認も取得しています。 特に話題になっているのはバイオファイアというビオメリュー社が買収した会社の検査法です。
  5. 遺伝子解析技術の新たな潮流と感染制御への適応　日本化学療法学会雑誌SEPT. 2011

BioFire社のFilmArrayおよび他社製品の比較など

Commercially available FDA-cleared multiplex nucleic acid-based tests for infectious agents include systems from Luminex, GenMark, and BioFire (now a subsidiary of bioMérieux) (Table 1). At present, all such systems combine the sequential steps of:

  1. Nucleic acid purification from the appropriate human sample matrix (e.g., nasal swab, blood or blood culture, stool)
  2. cDNA synthesis (reverse transcription) to convert viral RNA to DNA, if necessary
  3. Multiplex PCR to amplify molecules of the pathogen nucleic acid
  4. Specific detection of the expected amplicons to confirm that the correct target nucleic acids have been identified

（Multiplex PCR for Detection and Identification of Microbial Pathogens 10 November 2018　Advanced Techniques in Diagnostic Microbiology pp 475-493）

  1. Multiplex PCR system for the rapid diagnosis of respiratory virus infection: systematic review and meta-analysis.　Clinical Microbiology and Infection Volume 24, Issue 10, October 2018, Pages 1055-1063 diagnostic accuracies of three multiplex PCR systems (mPCRs)—BioFire FilmArray RP (FilmArray), Nanosphere Verigene RV+ test (Verigene RV+) and Hologic Gen-Probe Prodesse assays—on the detection of viral respiratory infections.
  2. Multiplex PCR for Detection and Identification of Microbial Pathogens 10 November 2018　Advanced Techniques in Diagnostic Microbiology pp 475-493
  3. 感染症検査の最前線－迅速な薬剤感受性検査の最新動向を含めて－　東京医科大学 微生物学分野 教授 大楠 清文　迅速な薬剤感受性検査の新たな知見を含めて、全自動遺伝子検査による臨床検体から直接の病原体検出、遺伝子解析技術や質量分析法による菌株同定、シークエンス解析による分子疫学的なタイピングに関する最新の動向を概説　FilmArray®システム（米国Bio Fire社） フィルム製のパウチに凍結乾燥した試薬が装填されており、検体の破砕、核酸の精製、multiplex PCRによるDNAの増幅、そして各病原体のDNAがアレイ上で自動的に検出される（図１-C）。欧米では呼吸器病原体パネル（20項目）や血液培養陽性用パネル（24病原体の同定と薬剤耐性遺伝子検出；mecA, vanA/B, KPC）などの網羅的検出試薬２）が既に販売されている。検体と試薬溶解用のシリンジを挿入するだけのわずか1、2分の操作（hands-on time）のみで、かつ1時間で測定が完了することから、point-of-care testing (POCT)として外来診療やベッドサイドでの実施が期待される。なお、現在（2015年12月）、わが国でのFilmArray®システムの販売は未定である。

BioFire社のFilmArrayとは

FilmArray® システム、FilmArray® Torch システム

マルチプレックスPCR法を採用し、専用の試薬を用いてグラム陽性菌、グラム陰性菌、酵母様真菌、ウイルスや薬剤耐性遺伝子などの核酸同定を同時に行い、結果報告を行う検査システムです。(biomerieux-jp.net)

The FILMARRAY is an FDA-cleared multiplex PCR system that integrates sample preparation, amplification, detection and analysis. It requires just a few minutes of hands-on-time and its turnaround time is just about an hour, giving you faster results which may lead to better patient care. (biomerieux-usa.com)

BioFire社のFilmArrayの評判

下の動画は、医師がFilmArrayを絶賛する声をまとめたもの。何しろ1時間で病原菌やウイルスが特定できるわけですから、診断におけるこの製品の有用性は、ゲームチェンジャーだ、パラダイムシフトだといった声があります。

The Clinical Impact of the BioFire® FilmArray® System 2020/01/17 BioFire Diagnostics

Stop waiting. Start living. The BioFire® FilmArray® System. 2013/10/30 BioFire Diagnostics

BioFire® FilmArray® System Demo 2013/04/06 BioFire Diagnostics

診療科に合わせて検出したい病原体のパネルが用意されているようです。

バイオファイアのフィルムアレイ特許

SALT LAKE CITY, Utah,(March13, 2013) –BioFire Diagnostics,Inc.,today announced that the United States Patent and Trademark Office has issued U.S.Patent No. 8,394,608 covering the company’s FilmArray system. FilmArray’s proprietary technology represents a significant advancement in user-friendliness and multiplex infectious disease testing capability for hospital clinical labs. This is the first U.S. patent issued to cover the FilmArray system, and BioFire has exclusive rights to the patented technology. Specifically, the patent covers methods for sample preparation and two-step multiplex polymerase chain reaction (PCR) in a sealed container. (BioFire Diagnostics)

 

COVID-19とFilmArray　呼吸器パネル2.1

  1. FilmArray製品概要 －呼吸器パネル2.1 ターゲット遺伝子：S gene & M gene

中医協総会（会長：小塩隆士・一橋大学経済研究所教授）は7月22日、新たにマイクロアレイ法を用いる新型コロナウイルス（SARS-CoV-2）の臨床検査試薬を承認した。8月から保険適用される予定。…　「FilmArray呼吸器パネル2.1」の、SARS-CoV-2陽性の鼻咽頭検体との陽性一致率は98%、同陰性検体との陰性一致率は100%（各50検体での比較）。（新型コロナ・インフル、同時検査が可能に レポート 2020年7月22日 (水) 小川洋輔（m3.com編集部））

FilmArray呼吸器パネル2.1 承認取得のご案内 このたび、全自動遺伝子解析装置FilmArray® シリーズの専用試薬として、FilmArray® 呼吸器パネル2.1を発売する運びとなりましたので、ご案内申し上げます。 FilmArray® 呼吸器パネル2.1は、鑑別の難しい呼吸器感染症の18 種のウイルス（SARS-CoV-2 を含む）と ３種の細菌を同時測定する遺伝子検査です。これら計21種の呼吸器病原体の核酸を同時に45 分 で検出することが可能で、迅速な治療方針の決定などに貢献します。 1. 承認取得日： 2020年 6 月 2 日（ 火 ） 2. 製品情報 販売名 ： FilmArray呼吸器パネル2.1 製造販売承認番号 ： 30200EZX00032000 検体種 ： 鼻咽頭ぬぐい液　（biomerieux.co.jp）

BIOFIRE® COVID-19試薬は、鼻腔咽頭拭い液中のSARS-CoV-2 (新型コロナウイルス)を検出する試薬として開発され、FilmArray®2.0システム※1およびFilmArray®TORCHシステム※2を使用し、約45分で結果が得られます。本試薬は、米国国防総省からの支援を受けて開発されました。 また並行して、ビオメリュー社ではFilmArray ®呼吸器パネル※3を改良した新しいパネルを鋭意開発中で、新項目としてSARS-CoV-2が加えられる予定です。（BIOFIRE® COVID-19 試薬に対するアメリカ食品医薬品局(FDA) 緊急使用許可について 01 April, 2020　bioMérieux　ビオメリュー社）

 

テレビで紹介

  1. FilmArray 呼吸器パネル2.1　情報ライブ ミヤネ屋　2020年7月27日（月）日本テレビ　価格.com

 

FilmArray Blood Culture Identification (BCID) panel

The FilmArray Blood Culture Identification (BCID) panel, which is able to identify 24 different microorganisms and the resistance genes Klebsiella pneumoniae carbapenemase (KPC), mecA and vanA/B, has the potential to facilitate point-of-care testing and provides results in 1 hour. (Application of BioFire FilmArray Blood Culture Identification panel for rapid identification of the causative agents of ventilator-associated pneumonia. Clinical Microbiology and Infection Volume 24, Issue 11, November 2018, Pages 1213.e1-1213.e4)

 

BioFire FilmArray Meningitis/Encephalitis panel

The BioFire FA ME addresses such diagnostic underutilization by providing a comprehensive panel testing for 15 CNS pathogens simultaneously using a minimal amount of CSF with rapid turn-around time (1 h). Shown to be an effective alternative for other infections such as gastroenteritis [3], and bacteremia [5–8] BioFire’s FA ME was approved by the Federal Drug Administration on October 8, 2015 with promising results both in the US [9] and internationally [10, 11]. (Enhancing pathogen identification in patients with meningitis and a negative Gram stain using the BioFire FilmArray® Meningitis/Encephalitis panel. Annals of Clinical Microbiology and Antimicrobials volume 15, Article number: 26 (2016))

BioFire FilmArray Pneumonia Panel

The BioFire FilmArray pneumonia panel (BFPP) was recently FDA cleared (November 2018) for detection and identification of multiple respiratory viral and bacterial pathogens in addition to selected antimicrobial resistance genes from sputum or bronchial alveolar lavage (BAL)-like specimens from individuals with suspected lower respiratory tract (LRT) infections. This assay includes targets for 18 bacteria and 8 viruses that commonly cause pneumonia as well as 7 antibiotic resistance genes. (Evaluation of the BioFire FilmArray Pneumonia Panel for Detection of Viral and Bacterial Pathogens in Lower Respiratory Tract Specimens in the Setting of a Tertiary Care Academic Medical Center. Journal of Clinical Microbiology)

The BioFire FilmArray Pneumonia Panel (FA-Pneumo; BioFire Diagnostics, Salt Lake City, UT, USA) was recently cleared by the US Food and Drug Administration (US FDA, Washington, DC, USA). FA-Pneumo is a fully automated multiplex PCR assay for identifying a number of typical and atypical bacterial pathogens, respiratory viruses, and several classes of antimicrobial susceptibility-associated genes directly from sputum, endotracheal aspirate (ETA), and bronchoalveolar lavage-like specimens in approximately 1 h (Table 1). The assay provides semi-quantitative results for 15 typical respiratory bacterial pathogens.

Table 1. FilmArray Pneumonia Panel plus targets.

Typical bacteria

  1. Acinetobacter calcoaceticus–baumannii complex
  2. Enterobacter cloacae complex
  3. Escherichia coli
  4. Haemophilus influenzae
  5. Klebsiella aerogenes
  6. Klebsiella oxytoca
  7. Klebsiella pneumoniae group
  8. Moraxella catarrhalis
  9. Proteus spp
  10. Pseudomonas aeruginosa
  11. Serratia marcescens
  12. Staphylococcus aureus
  13. Streptococcus agalactiae
  14. Streptococcus pneumoniae
  15. Streptococcus pyogenes

Atypical bacteria

  1. Chlamydia pneumoniae
  2. Legionella pneumophila
  3. Mycoplasma pneumoniae

Viruses

  1. Adenovirus
  2. Human metapneumovirus
  3. Human rhinovirus/enterovirus
  4. Influenza A
  5. Influenza B
  6. Parainfluenza virus
  7. Respiratory syncytial virus

Antimicrobial resistance genes

  1. Methicillin resistance
  2. mecA/C and MREJ
  3. Extended-spectrum β-lactamase
  4. CTX-M
  5. Carbapenemases
  6. NDM, IMP, OXA-48-like, KPC, and VIM

(Evaluation of the BioFire FilmArray Pneumonia Panel for rapid detection of respiratory bacterial pathogens and antibiotic resistance genes in sputum and endotracheal aspirate specimens. International Journal of Infectious Diseases Volume 95, June 2020, Pages 326-331)

 

BioFire FilmArray Gastrointestinal (GI) Panel　消化管パネル

  1. PMDA 承認・認証年月等 令和3年3月
  2. The BioFire® FilmArray® Gastrointestinal (GI) Panel The FDA-cleared BioFire GI Panel tests for 22 of the most common pathogens associated with gastroenteritis—all from one patient sample and one easy to use reagent, with results available in about one hour.
  3. The BioFire® FilmArray® Gastrointestinal (GI) Panel　（PDF）

BioFire FilmArray Gastrointestinal (GI) Panelの有用性を検証した論文

  1. Impact of the BioFire FilmArray gastrointestinal panel on patient care and infection control. February 6, 2020 PLOS ONE Routine PCR detected one or more pathogens in 52 (28.6%) patients compared to 72 (39.6%) using the FilmArray. Turnaround time (including transport) decreased from median 53 hours for the routine PCR to 16 hours for the FilmArray.
  2. Evaluation of the BioFire FilmArray Gastrointestinal Panel and Real-Time Polymerase Chain Reaction Assays for the Detection of Major Diarrheagenic Pathogens by a Multicenter Diarrheal Disease Surveillance Program in China Foodborne Pathogens and Disease Vol. 16, No. 11
  3. Contribution of the FilmArray® Gastrointestinal Panel in the laboratory diagnosis of gastroenteritis in a cohort of children: a two-year prospective study International Journal of Medical Microbiology Volume 308, Issue 5, July 2018, Pages 514-521
  4. FilmArray™ GI panel performance for the diagnosis of acute gastroenteritis or hemorragic diarrhea 12 May 2017 BMC Microbiology volume 17, Article number: 111 (2017)
  5. Multicenter Evaluation of the BioFire FilmArray Gastrointestinal Panel for Etiologic Diagnosis of Infectious Gastroenteritis. 19 February 2015 Journal of Clinical Microbiology Vol. 53, No. 3

バイオファイア社フィルムアレイシステム

VERIGENE®とは

VERIGENEの使用例

感染症の患者さんを呼吸器科で診療する際に、起因菌を同定するための検査装置としてVERIGENEというものがあるそうです。

Flex Testing with the VERIGENE® System: Respiratory Pathogens and Beyond (Webinar) 2018/01/08 Luminex Corporation

科研費申請書作成の疑問：「着想に至った経緯」や「国内外の研究動向と本研究の位置づけ」は、「本研究の学術的背景」とどう書き分ければよいのか？

科研費の申請書を書いている研究者の方々の多くが悩んでいることの一つが、「着想に至った経緯」や「国内外の研究動向と本研究の位置づけ」は、「本研究の学術的背景」とどう書き分ければよいのか？という点です。背景も経緯も似たようなものですし、背景と動向も似たようなものです。内容がそもそも被っているからといって同じことを繰り返し書いてもいいのでしょうか。全く同じことを書くのは、芸が無さすぎです。審査委員だって、同じような記述が2回も3回も繰り返されていたら、面白くないでしょう。

さて、経緯や動向と背景とをどう書き分ければいいのかという疑問を抱くのは当然のことです。というのもこの悩みは2018年度科研費の様式の変更に伴って必然的に発生したものだからです。変更前の2017年度の科研費の申請書を見てみると、セクションの割り振りが今とは大きく違っていて、最初の2ページは「研究目的」を書くページです。指示としては3つのことを書くようになっていて、①研究の学術的背景（本研究に関連する国内・国外の研究動向及び位置づけ、応募者のこれまでの研究成果を踏まえ着想に至った経緯、これまでの研究を発展させる場合にはその内容等）　と明確な指示がありました。つまり、様式を作った側も、動向や位置づけ、着想を学術的な背景の中身として考えていたのです。もともと同じ場所に書く内容だったのですから、同じに感じるのは当たり前。

このような科研費申請書の様式の変遷を考えれば、多少の内容のオーバーラップは当然だと思います。しかし、同じことを3回繰り返し記述するのはばかげていますので、やはり書き分けたいところです。書き分けるヒントですが、同じことでも違う角度で見れば、違うものように見えます。同じこと内容を書くにしても、書く目的が異なればおのずと力点を置く場所が変わってきます。

書き分けるべきは、「内容」ではないのです。内容は同じでいい、いやむしろ同じでないとおかしいのです。変えるべきは、何をそこでアピールしたいのかということです。

「背景」でアピールしたいことは、自分が立てた「学術的問い」の妥当性です。

「動向」でアピールしたいことは、自分がその問い答えるべきベストの人間だということです。

「着想」は動向・位置づけの中に混ぜ込んで書いてもいいし、分けて書いてもいいと思います。ただし、着想というくらいですので主観的な書き方が許されますし、主観的に書かれていることゆえ客観的な評価の対象とはなりにくいのではないかと思います。なんでこんな面白いこと考え着いたんだろう？という読み手の疑問に答えてあげる程度でいいんじゃないでしょうか。

科研費申請書の研究計画欄に纏わる混乱「何をどのように、どこまで明らかにしようとするのか」には何をどのように書けばよいのか？

科研費の様式は、2018年度に非常に大きな変更がありました。そのため、以前から科研費に応募してこられた方は、何をどこに書けばいいのかわからず戸惑っているかもしれません。2018年度科研費以降に初めて様式を見た人も、どこに何を書けばいいのやらわからないという人が多いはずです。そのわかりにくさ、もやもやの一番の原因は何かというと、研究計画や研究方法をどこに書いたらいいのかの明確な指示がない！というところにあると思います。

2017年度科研費の基盤研究（C)の様式（様式S-1-8）を見てみると、3ページ目と4ページめが、「研究計画・方法」のページになっていて、「本欄には、研究目的を達成するための具体的な研究計画・方法について、冒頭にその概要を簡潔にまとめて記述した上で、平成29年度の計画と平成30年度以降の計画に分けて、適宜文献を引用しつつ、焦点を絞り、具体的かつ明確に記述してください。」という明確な指示がありました。

ところが、2018年度以降の科研費の基盤研究（Ｃ）の様式（様式S-14）を見ても、「研究計画」の欄がないのです。様式の名として「研究計画調書」とあるほかには、研究計画という言葉が、この様式の中にはそもそも見つかりません。最初の3ページは「１　研究目的、研究方法など」を書くようになっていて、指示としては、

本欄には、本研究の目的と方法などについて、３頁以内で記述してください。冒頭にその概要を簡潔にまとめて記述し、本文には、(1)本研究の学術的背景、研究課題の核心をなす学術的「問い」、(2)本研究の目的および学術的独自性と創造性、(3)本研究で何をどのように、どこまで明らかにしようとするのか、について具体的かつ明確に記述してください。

とあります。「計画」という言葉はなくても「方法」という言葉は「１　研究目的、研究方法など」の中にあるので、方法はこの3ページの中のどこかに書かないといけないことは明らかです。そして、（１）、（２）、（３）という項目の説明を読むと、どうやら方法を書くべき場所は（３）以外には無さそうです。つまり、「(3)本研究で何をどのように、どこまで明らかにしようとするのか」が、2017年度科研費まであった「研究計画・方法」に相当するセクションだと考えられます。

ところが、紛らわしいことに2017年度科研費までの様式だと、「②研究期間内に何をどこまで明らかにしようとするのか」を「研究目的」（基盤研究（C)の場合2ページ分）の中に書くことになっていたのです。2017年度までは「研究計画・方法」というページが2ページ分用意されていたので、「②研究期間内に何をどこまで明らかにしようとするのか」は、文字通り何をどこまで明らかにしようとするのかをサラッと書いておけばよかったのでした。しかし、2018年度科研費以降は、「(3)本研究で何をどのように、どこまで明らかにしようとするのか」のセクションには研究計画・方法をしっかりと具体的に書きこまないといけないはずです。何しろ研究計画・方法を書く欄は他に見当たらないのですから。

このような事情があるために、科研費の申請書で何をどこに書けば良いのかに関して、非常にわかりにくさ、もやもや、が発生しているものと思われます。

そのせいかどうかわかりませんが、(3)本研究で何をどのように、どこまで明らかにしようとするのか　のセクションに非常に大雑把な記述しかしていない人が結構います。審査委員が読んだときに、計画が具体的に説明されていないと判断されて採択の可能性は大幅に下がることでしょう。さて、言いたいことを最後に繰り返しておくと、(3)本研究で何をどのように、どこまで明らかにしようとするのかのセクションには研究計画や方法を具体的にしっかりと書きましょうということになります。

科研費申請書の書き方

 

科研費の教科書

　

耳かきをやりすぎるとがんになる恐れ？

耳かきは適度にやれば心地良いのですが、やりすぎると耳の中を傷つけてしまい痛い思いをします。痛いだけで済めばよいのですが、耳の病気になる恐れもあるようです。

  1. 耳にできる聴器がんの原因と症状－耳掃除に注意　MedicalNote　聴器がんの原因やリスク因子慢性的な刺激による炎症　　代表的なリスク因子として、耳かきを使用した耳掃除が挙げられます。
  2. 耳掃除のやり過ぎで外耳道癌が不安です　2019/12/13　QLIFE　耳掃除のやり過ぎは外耳道癌になりやすいと聞きとてつもない不安に襲われています。（回答を読むには登録が必要）
  3. やりすぎは禁物です！耳掃除の耳寄りな話　サワイ健康推進課　耳垢や耳掃除に関係する疾患には、次のようなものがあります。【耳垢塞栓】【外耳炎（外耳道炎）】【外耳道外傷】

外耳道癌

  1. 外耳道癌、聴器癌 笠井耳鼻咽喉科クリニック・自由が丘診療室　癌の腫瘤を形成するような場合には診断はつけやすいのですが、表面は平坦でも内部へ向かって浸潤しているような外耳道癌の場合には癌を疑われないままに慢性の外耳炎として処置を続けられている場合があります。

医学部における生物学教育

大学の医学部では、将来、医師として人々の診療にあたり、同時にヒトを対象とした研究をも行うことになるかもしれない学生たちが学んでいます。このように将来進む道がある程度定まっている医学部の学生に対して、どのような生物学教育を行うのが効果的なのでしょうか。

  1. 愛媛大学大学院医学系研究科　医化学・細胞生物学 (金川 基 教授)　医学科１年生の細胞生物学と医学研究コースを担当　医療の現場で感じた疑問を科学的に解決し臨床に還元 できる研究医― Physician Scientist－の育成　学部生の段階で、しっかりとした基礎力を獲得し、リサーチマインドを育む　単なる教科書的な知識ではなく、医師や研究者にとっての重要な力　教科書の内容を論理的に理解 　論理的思考力は、将来医師になった時にも必ず役に立つ
  2. 医学の日進月歩と生涯勉強 呼吸器外科学 教授 新谷 康　大阪大学医学系研究科　教授リレーエッセイ　最近は進行肺がんに対して、放射線、抗がん剤治療に免疫療法を加える治療が手術に負けない成績である可能性が示されました。…　今後のがん治療は、個々のがんの遺伝子を分析した結果をもとに薬剤を選ぶ「ゲノム医療」に向かって進んでいます。将来は「ゲノム医療」が、外科治療がよいのか内科治療がよいのかを決定するツールになり、患者さんのさらなる個別化医療につながるはずです。
  3. 医学部担当講義プレテュトーリアル　岐阜大　生体の構成成分である糖、脂質、蛋白質、核酸のそれぞれについて、性状と生体内における代謝とその調節機構　それらの物質の代謝異常、細胞応答における細胞内情報伝達の仕組み、細胞増殖、細胞分化、アポトーシス、および老化の基本な分子メカニズム
  4. 医学生物学　生物学と医学 生命の起源，生物学と医学の関連第 細胞のはたらき 細胞の成分，構造と機能  細胞増殖と遺伝 細胞周期と分裂，メンデル遺伝 遺伝子のはたらき 遺伝子の構造，情報，複製，発現  物質とエネルギー酵素，消化と呼吸　生体化学反応　細胞から個体へ　多細胞生物の成立，組織、器官 動物の発生個体の維持と調節 血液と免疫，自律神経刺激と生体反応 受容体，効果器，神経系，行動  ホメオスタシス（腎，膵，肝） 生物の集団　生物の多様性，種の進化  生態学など マウス解剖

 

参考

  1. 痛みや鎮痛における個人差の遺伝的要因　日本緩和医療薬学雑誌（Jpn. J. Pharm. Palliat. Care Sci.）2 : 99_110（2009）COMT活性が強ければドーパミンが代謝され，エンドルフィンが放出されるので，痛みの感受性が下がる．また，この多型はオピオイド系の痛み刺激に対応する反応性にも影響を及ぼすことが報告されている2）．さらに，COMT遺伝子の 4 つの SNP によって構成される対立遺伝子の組み合わせが，筋骨格系疼痛の感受性に違いを引き起こすことも示されている3）．
  2. 抗がん剤の薬理学　慶應義塾大学医学部臨床薬剤学　谷川原祐介　第57回日本癌治療学会学術集会2019年10月26日（福岡）教育セッション19 （ESS19）薬理反応の個人差は、どこから生ずるか？
  3. 第7回薬効・副作用の個人差―私にはなぜ効かないの？　『朝日新聞（福岡版）』（2007年3月3日）掲載

リスク比（相対危険率）とオッズ比の決定的な違いとは？

医学研究では暴露因子の有無と疾患の有無とを集計して関連性を解析することが頻繁に行われています。

疾患　あり  a+c　人 疾患　なし　 b+d 　人
暴露因子　あり  a+b 人 a 人 b 人
暴露因子　なし c+d 人 c 人 d 人

の表に該当する人の数が入るわけです。ここではa人、b人、c人、 d人とそれぞれ書いておきます。この表に基づいて、オッズ比やリスク比を求めることが出来ます。

オッズ比＝(a/b) / (c/d)

リスク比=(a/(a+b)) /(c /(c+d))

オッズ比とリスク比は、式が似ていますが何が違うのでしょうか？オッズ比とリスク比のどちらを論文で示すべきか？が何できまるのかというと、このデータがどのように収集されたのかで決まります。前向き研究によって、暴露因子の有無で被験者を予め群に分けておき、それぞれの群の被験者たちを何年か追跡調査して、ある時点における疾患の有無を調べたのだとしたら、リスク a/(a+b)を計算することに意味がありますので、リスク比を示すことが適切です。

しかし、稀な疾患の場合は、暴露因子で分けて前向き研究をしてもほとんど疾患を生じる被験者がいなくて研究が成り立たないことがあります。その場合には、後ろ向き研究（症例ー対照研究）が良く用いられます。症例対照研究においては、aやbの人数は研究者が自分で決めるため、恣意的な数字であり、a+b 人のうちa人が病気になったということにはなりません。なのでリスク比を計算することは全く無意味であり、その場合にはオッズ比が計算されます。横断研究の場合も同様です。ある時点において研究対象者を集めてきて、疾患の有無と暴露の有無で４つに分けたとしても、追跡調査をしていない以上、研究対象者の集め方に何らかの偏りがあるためリスクの計算はできません。

ケース・コントロール研究や横断研究など前向きでない研究だとリスクが定義できないので、リスク比の代わりにオッズ比を使う。エンドポイントが稀にしか起きない場合には、オッズ比はリスク比の良い近似になる

（参照：統計検定1級対応　統計学　日本統計学会編　東京図書　263ページ）

危険度とは

ここで暴露因子ありなしそれぞれに関して、「危険度」というものが定義されてそれは、　疾患あり/疾患なし　であらわされます。暴露因子ありの場合の危険度は、　a/(a+b)、　暴露因子なしの場合の危険度は c/(c+ⅾ) です。

相対危険度/相対リスク (Relative risk; RR)とは

危険度の比

(a/(a+b) ) / (c/(c+d)) を相対危険度、あるいは相対リスク (Relative risk; RR)といいます。

オッズとは

また、事象が起きる確率　 / 　事象が起きない確率 　という比のことをオッズと呼びます。今の場合暴露因子ありの条件下で、疾患ありの確率/疾患なしの確率は　 a(a+b) / b(a+b) 　= a/bで、これがオッズになります。同様に暴露因子なしのときのオッズは c(c+d) /d(c+d) = c/d です。

オッズ比とは

暴露因子ありのオッズとなしのオッズの比をオッズ比と呼び、 (a/b) / (c/d) となります。暴露因子が疾患の発症に影響していなければ、(a/b)と(c/d)は同じ値になりますので、オッズ比は１になります。暴露因子の影響で疾患が生じているのであれば、オッズ比は >1になります。実際の数をみてみましょう。喫煙と喘息との関係を調べた論文の数字を借りてみます。

喘息あり 喘息なし
喫煙歴あり 726人 　13836 人
喫煙歴なし 1306　人 　35123 人

喫煙歴ありの危険率 =  726 / (726 + 13836)  = 0.050

喫煙歴なしの危険率＝　1306 / (1306+35123) = 0.036

相対危険度　＝  0.050 / 0.036 = 1.39

煙草をすうと喘息になる確率が1.39倍に上がってしまうというわけです。「危険率」は日常語と同じ理解でいいので、問題ないですね。

喫煙歴ありのオッズ　＝726/13836 = 0.053

喫煙歴なしのオッズ = 1306 / 35123 = 0.037

オッズ比　＝ 1.43

  1. 2×2の表，オッズ比，相対危険度　oku.edu.mie-u.ac.jp
  2. 相対危険度とオッズ比 kamiyacho.org

逆に治療薬の効果を調べる研究で、治療薬が効いていれば、治療薬投与の有無に関するオッズ比は、1より小さくなります。１より小さいことが有意であればその治療薬は効果があったといえるわけです。

オッズ比の別の例を論文から引いてみたいと思います。下の例は大腸癌になるリスクがあるSNPを調べた論文です。アレルあたり9%つまりオッズ比1.09という数字が紹介されています。

（アレル有 大腸癌罹患 / アレル有 健常）/ （アレル無 大腸癌罹患 / アレル無 健常) = O.R.

Mean per-allele increase in risk was 9% (OR 1.09; 95% CI 1.05–1.13). 　https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC5105590/

上のO.R.の式で、アレルの有無が大腸癌の罹患に全く影響しないのであれば、分母と分子は同じになります。アレルのせいで大腸癌になりやすいのであれば分子のほうが大きくなるので全体が１より大きい数字になります。今それが1.09だったというわけです。

Colorectal cancerのリスクに関する別の報告例。

Meta-analysis implied considerable association between CRC and rs9929218 (OR = 1.21, 95%CI 1.04–1.42 for GG versus AA; OR = 1.22, 95%CI 1.05–1.42 for GG/AG versus AA). In the subgroup analyses, significantly increased risks were found among Europeans.　https://bmccancer.biomedcentral.com/articles/10.1186/s12885-021-07871-z

オッズ比の95%信頼区間の計算方法

  1. 1-4. オッズ比2　■オッズ比の信頼区間　統計WEB　ベルカーブ
  2. 対数オッズ比の分散　知識のサラダボウル

相対危険率とオッズ比との違い

上記の相対危険率（＝相対リスク＝Relative risk; RR)）は前向きコホート（つまり暴露因子の有無で分けて分析）での計算であって、症例対照研究だと使えないという注意が下の解説記事にありました。

  1. オッズ比とリスク比の違い　best-biostatistics.com

喫煙と肺がんとの因果関係を示した論文

タバコは体に悪いというのはもはや常識で、体に害を及ぼ素可能性がありますという注意書きがタバコの箱に印刷されています。自分も若いときにはなんとなく吸っていましたが、お金もかかるし美味しいとも思っていなかったし、もはやタバコを吸うことがカッコいいと思われる時代でもないし、体にも悪いのでやめました。

Hazards of smoking and benefits of stopping

論文：The 21st century hazards of smoking and benefits of stopping: a prospective study of one million women in the UK

雑誌＆発表年：Lancet . 2013 Jan 12;381(9861):133-41. doi: 10.1016/S0140-6736(12)61720-6. Epub 2012 Oct 27.

Of the 30 most common causes of death, 23 were increased significantly in smokers; for lung cancer, the rate ratio was 21·4 (19·7-23·2).

Early landmark studies of smoking and lung cancer

論文：Early landmark studies of smoking and lung cancer

雑誌＆発表年：The Lance Oncology VOLUME 11, ISSUE 12, P1200, DECEMBER 01, 2010 December, 2010DOI:https://doi.org/10.1016/S1470-2045(09)70401-2

レビューアーティクル。1950年に喫煙と肺がんとの関連を始めて示した２つの論文(JAMAとBMJ）が紹介されている。注意すべきこととして、この最初の2報は「関連」を示したものであって、「因果関係」を示したわけではない。

 

Cigarette smoking and subsequent risk of lung cancer

論文：Cigarette smoking and subsequent risk of lung cancer in men and women: analysis of a prospective cohort study

雑誌＆発表年：Lancet Oncol 2008 Jul;9(7):649-56. doi: 10.1016/S1470-2045(08)70154-2. Epub 2008 Jun 13.

 

Mortality in relation to smoking

論文：Mortality in relation to smoking: 22years’ observations on female British doctors　（PDF)

雑誌＆発表年：BRITISH　MEDICAL　JOURNAL　5　APRIL　1980

6194名の女性医師を22年間にわたって追跡調査した前向き研究。