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がん組織の高い温度に反応し,ナノ微粒子が特異的に集積する仕組みを開発 ~副作用のないがん治療へ期待~

 国立研究開発法人 科学技術振興機構(JST),九州大学,および国立研究開発法人 量子科学技術研究機構(QST)は2017年3月8日,九州大学大学院薬学研究院の唐澤 悟准教授,荒木 健大学院生,臼井 一晃助教,QSTの青木 以知男博士,村山 修平博士らの研究グループが,がん組織の温度に応答して薬剤分子を集める仕組みを開発したと発表した.本研究は,JST戦略的創造研究推進事業 個人型研究(さきがけ)によって行われ,成果は米国の科学誌Nano Lettersにオンライン掲載された(注).

 がんの治療にはがん細胞やがん組織へ効率よく薬剤を送り届けることが必要で,ドラッグデリバリー(DDS)システムの開発が活発に行われている.従来のDDSは,薬剤を内包したナノサイズの微粒子を,がん病巣に特有の組織内に生じる数10から100ナノメートルの「隙間」に入れ込むだけであった.しかし,この方法ではナノ微粒子が正常組織にも分布して副作用を発症するなどの問題があり,ナノ微粒子をがん組織に狙いを定めて集積させるDDSの開発が望まれていた.

 本研究において唐沢准教授らは,集合状態が温度により変化する「温度応答性ナノ微粒子」を用い,がん組織が正常組織より温度が高く細胞間の隙間も多いことを利用して,がん組織でナノ微粒子を大きく凝集させてがん組織に留める方法を開発した.

 「温度応答性ナノ微粒子」は,オリゴエチレングリコール(OEG)を官能基として持つ10nm程度のナノ微粒子で,水に溶解すると透明な溶液となるが,温度を高めるとOEGの脱水反応により微粒子同士が自己集合・凝集して100~1000nm程度に大きくなり,溶液にも濁りが生じる.この微小粒子は非凝集状態でがんの隙間に入り込み,その高温にさらされることで凝集してサイズが大きくなり,がん組織から移動し難くなってその場に集積することになる.本研究では,凝集開始温度がそれぞれ35℃,37℃,40℃である3種類の微粒子が作られた.これらの微粒子を蛍光分子で修飾し,がんを移植されたマウスに投与して蛍光イメージングを観察したところ,強い蛍光ががん組織付近のみに観察された.また,蛍光強度には微粒子の凝集温度との対応があり,35℃の微粒子が最も強い蛍光を発し,37℃,40℃の順になった.この結果は,がん組織の温度がマウスの体温の35℃よりわずかに高いためと考えられる.

 本研究により,がん組織の特徴である細胞間の隙間と高温性を利用し,温度官能性微粒子をがん組織に加速度的に集積させることが可能であることが示された.今後,研究グループでは,MRI造影剤やがん治療薬に応用し,短時間,低投与量でのがん診察や副作用のないがん治療への展開を目指すという.

(注)Takeru Araki, Shuhei Murayama, Kazuteru Usui, Takashi Shimada, Ichio Aoki, and Satoru Karasawa,"Self-Assembly Behavior of Emissive Urea Benzene Derivatives Enables Heat-Induced Accumulation in Tumor Tissue", Nano Letters, Article ASAP, DOI: 10.1021/acs.nanolett.6b05371; Publication Date (Web): March 7, 2017