がんの日帰り治療を可能とするナノマシン - 東大などが開発

東大大学院工学系研究科/医学系研究科・教授の片岡一則氏。同氏は2015年4月より運営が開始された川崎市殿町国際戦略拠点(キングスカイフロント)にある「ものづくりナノ医療イノベーションセンター(Innovation Center of Nanomedicine:iCONM)」のセンター長も兼任している

東京工業大学(東工大)や東京大学(東大)、放射線医学総合研究所(放医研)などで構成される研究グループは6月10日、日帰りがん治療の実現に向けたナノマシン技術を開発したと発表した。

同成果は、東大大学院工学系研究科/医学系研究科・教授の片岡一則氏(ナノ医療イノベーションセンター(iCONM)・センター長兼任)、東工大 資源化学研究所・教授、ナノ医療イノベーションセンター・主幹研究員の西山伸宏氏、ナノ医療イノベーションセンター主任研究員のMI PENG氏、放医研 分子イメージング研究センター・チームリーダーの青木伊知男氏らによるもの。詳細は米国化学会発行のナノテクノロジー専門誌「ACS Nano」に掲載された。

今回開発された技術は、骨の成分であるリン酸カルシウムの内部に、造影剤として用いられるガドリニウム(Gd)-DTPAをナノ化し、取り込み、ドラッグデリバリシステム(DDS)としてがん組織に送り込むというもの。Gdは中性子線が当たると核反応によりガンマ線やオージェ電子を放出、これでがん細胞などを破壊することでがんの治療を実現する。

Gdを用いた中性子捕捉療法(NCT)の概要。NCTの多くはホウ素(B)が用いられていたが、その場合、どこに集積されているのか、といった見える化ができないという欠点があった。Gdの場合、MRIの造影剤としても用いられているため、撮像が可能で、具体的ながんの場所を突き止めることが可能であるという利点もある (以下、スライドは発表資料より抜粋)

具体的には、がん細胞に確実に届けるために、リン酸カルシウムの表面にポリエチレングリコールやアスパラギン酸を組み合わせた直径55nmのナノ結晶集合体(ナノマシン)を構築。この大きさは、正常な血管の場合、血管周辺の組織につながる孔では狭く通らないが、がん細胞が周辺にある血管の場合、100nmまでその孔が拡大するため通り、がん細胞の近辺に到達するサイズだという。また、リン酸カルシウムは正常の細胞ではほぼ中性のpH7.4程度では比較的安定しているが、pHが酸性になると溶ける性質があり、がん細胞は部位によって異なるがpHが6.5~5程度であり、さらに細胞内に取り込まれた場合は酸性度が向上するため、内部のGd-DTPAががん細胞およびその周辺組織にダイレクトに届けられることとなる。

Gd-DTPAはこれまでの研究から、がん組織に選択的に集積されることが確認されており、実際に研究グループの研究でもMRIを用いて、固形がんを選択的に造影できていることが確認されているほか、ナノマシン化により、Gd-DTPA錯体のMRI造影剤としての性能を表すT1緩和能をGd-DTPA錯体と比べて、5~6倍に増大させる効果を有することも確認したという。

今回開発されたナノマシンの概要。リン酸カルシウムの内部にGd-DTPA錯体が入っており、表面を水溶性ポリマーとすることでサイズの調整などを行っている

従来のGd-DTPAと今回のナノマシンでのMRI画像の比較。ナノマシンの方がより高い感度でがんを示していることが判明した。この技術を応用すると、がんの転移なども知ることができることになるという

研究では、大腸がん細胞を皮下に移植したマウスを複数例作成し、ナノマシンを投与した結果、ナノマシンが血中に長期滞留し、がん組織に選択的に集積することを確認。これらの結果を受けて研究グループでは、この技術を応用していくことで、MRIによるがんのイメージングの容易化、熱中性子線の照射によるがん組織のみのピンポイント治療の実現の可能性が示されたとしており、将来的な切らない手術の実現と、入院不要の日帰り治療も可能になると期待されるとコメントしている。

Gd-DTPA搭載ナノマシンを投与し、初日に5分程度熱中性子線を照射した大腸がんマウスと、それ以外との比較。30日間にわたって、効果が確認された。ちなみに核反応は熱中性子線を照射している間のみ起こる

なお研究グループでは、今後は関係機関などとの調整、ならびに中性子線を発生させるための加速器の設置、病院で実施する場合の設備の検討などを行う必要があるとするが、数年以内にそういった次の段階に進みたいとしている。

今後の研究では、抗がん剤も取り込んだナノマシンによる効果の確認なども行っていく予定だとしている

川崎市にあるナノ医療イノベーションセンター。オープンイノベーション拠点という位置づけで、さまざまな企業や大学、研究機関による研究・開発が進められることが期待される

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