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「みる」と「なおす」2つの機能をもつナノ薬剤送達治療システムを開発 ~重粒子線との併用で副作用が少ないがん治療の実現へ~

 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構(量研)と大阪府立大学(大阪府大)は2017年4月26日,量研 放射線医学総合研究所(放医研)の青木伊知男チームリーダーらと,大阪府大の河野健司教授らが共同で,41℃以上になると封入した抗がん剤と造影剤を放出するリポソームの粒子を腫瘍に集め,患部を加温することにより腫瘍部分に薬剤を作用させるナノ薬剤送達治療システムを開発し,薬剤の放出をMRIで高精度に観察すると共に,重粒子線治療との併用により治療効果が向上することをモデルマウスで確認したことを発表した.本研究は,放医研・重粒子線がん治療装置共同研究利用,文部科学省・革新的イノベーション創出プログラム等による補助を受けて実施され,成果はTranslational Research誌に掲載された(注).

 近年,治療期間が短く副作用の少ない重粒子線がん治療が期待されているが,転移がんには適用できず,抗がん剤併用治療となる場合も多い.副作用が少ない抗がん剤治療を実現する手法として,生体適合性材料からなるナノサイズの粒子に薬剤を搭載して「必要な薬剤を必要な時間に必要な部位で作用させるためのシステム」を使った「ナノ薬剤送達治療」についても多くの報告がなされている.しかし,血管から離れたがん組織に十分に届いていないなど,ナノ粒子ががんの全ての領域に行き渡らない可能性が示唆されている.例えば,がん組織の内部に間質細胞が多い膵がんやスキルス胃がん等である.本研究では,①がんに集まり,②がんを診ることと,③がんを治療することができる,多機能かつ高機能のナノ粒子を開発し,その粒子を用いた「ナノ薬剤送達治療システム」と重粒子線の併用治療の効果を確認することを目的とした.

 大阪府大のグループは,リポソーム(細胞膜の脂質二重膜を模して作られた小胞)の内部に,抗がん剤(ドキソルビシン)と蛍光色素(ローダミン)を封入し,その表面には,EPR効果(腫瘍の周囲の新生血管にある隙間から,数10~100nmのナノ粒子が血管の外に出て,腫瘍組織に集まり,さらにリンパ系の不全により腫瘍組織周辺に滞留する効果)を高めるポリエチレングリコールと,加温により性質が変化する温度応答性ポリマーの2種類のポリマーを付加したがん造影・治療リポソームを開発してきた.本研究では,量研の研究チームと共同で,体の深部のがんでの薬剤放出を見えるようにするため,このリポソームにMRI造影剤(マンガン造影剤)を追加封入した.これを大腸がん移植モデルマウスに投与して,封入した蛍光色素の信号から腫瘍をイメージングでき,また、腫瘍部分の皮膚表面を温水還流装置で41℃以上に加温するとMRIの信号が上昇することから粒子内の薬剤が放出されることを確認した.

 量研・放医研では,大腸がん移植モデルマウスを用いて,ナノ薬剤送達治療システムと重粒子線治療を併用した場合と,単独の場合とで治療効果を比較検討した.それぞれの治療法は,単独でも投与量や照射量を増やすことで移植したがんを完治させることは可能であったが,投与量・照射量を減らした実験では、併用することで単独治療より腫瘍縮小効果が高まることを確認した.

 今後,さらに効果的なナノ粒子の開発・改良に加え,重粒子線照射と併用する際の最適なナノ粒子の投与条件の設定や,がん種やがん病巣の異なるモデルへの適用などを確認し,臨床研究へ進めたいとしている.

(注)D. Kokuryo, I. Aoki, E. Yuba, K. Kono, S. Aoshima, J. Kershaw, T. Saga, "Evaluation of a combination tumor treatment using thermo-triggered liposomal drug delivery and carbon-ion irradiation", Translational Research, Available online 21 April 2017; doi: 10.1016/j.trsl.2017.04.001