ナノ粒子コーティングは抗がん剤の送達を改善し、副作用を軽減する

ミシシッピ大学の最近の研究によると、「スプーン一杯の砂糖」は実際には薬の効果を高め、がん治療の有害な副作用を軽減する可能性があることが示唆されている。

研究者たちは、文字通りスプーン一杯の砂糖の代わりに、グルコースなどの天然糖から作られたポリマーであるグリコポリマーを用いてナノ粒子をコーティングし、抗がん剤を腫瘍に直接送達した。その結果、グリコポリマーはタンパク質がナノ粒子に付着するのを防ぎ、治療に対する体の免疫反応を低下させることがわかった。

その結果、身体は治療に対してより良く反応するようになりました。

「主な問題は、抗がん剤の毒性が極めて強いことだ」と生物医学工学准教授のトーマス・ワーフェル氏は言う。

これらの薬剤の治療域は非常に狭く、効果を発揮する用量と毒性を発揮する用量はほぼ同じです。そして、腫瘍を死滅させるのに十分な用量に達すると、毒性と多くの副作用を引き起こし、私たちはそれを回避しようと努めています。

なぜこのようなことが起こるのでしょうか？それは、薬剤のごく一部、つまりほとんどの場合1%未満しか腫瘍に到達しないからです。99%以上は体の他の部位に運ばれます。

トーマス・ワーフェル、ミシシッピ大学バイオメディカル工学准教授

毒性のある薬剤が体内の他の部位に漏れ出すと、白血病、アレルギー反応、さらには新たな癌の発生といった深刻な症状を引き起こす可能性があります。しかし、より多くの薬剤が腫瘍に到達すれば、副作用を軽減することができます。

グリコポリマーの利点

ワーフェル氏とスリランカのキャンディ出身の生物医学工学大学院生ケネス・フルガラ氏は、10月にACS Nano誌に研究結果を発表した。

ナノ粒子（人間の髪の毛の太さの1000分の1未満の粒子）は、腫瘍に直接薬剤を送達することでがん治療に効果があることが証明されています。しかし、免疫反応を引き起こすタンパク質を含むタンパク質はナノ粒子の周りに凝集する傾向があり、体が治療薬を異物と認識してしまうのです。

この免疫抵抗により薬の効力が低下します。

「過去30年間、ポリエチレングリコール（PEG）はこれらの粒子を免疫反応から守るためのゴールドスタンダードだった」とフルガラ氏は語った。

しかし、PEG ベースのコーティングは最初の使用後には効果が失われます。免疫システムがすぐに薬剤を異物として認識し始め、腫瘍への侵入を阻止するからです。

対照的に、グリコポリマーにはこの欠点はありません。

「私たちの研究結果は、グリコポリマーでコーティングされたナノ粒子が、細胞モデルと動物モデルの両方において、不要な免疫反応を大幅に低減し、薬剤送達を劇的に改善することを示しています。この研究は、より効果的ながん治療に向けた重要な一歩となる可能性があります。」

動物実験

ワーフェル氏とフルガラ氏は、グリコポリマーでコーティングされたナノ粒子を乳がんマウスに投与し、PEGベースの粒子と比較して腫瘍に到達するナノ粒子の数が多いことを明らかにしました。今後の研究は、これらのナノ粒子に薬剤を封入し、抗がん効果を検証することです。

「長期的には、この現象を予防の観点から研究するだけでなく、ナノ粒子を腫瘍に積極的に標的とする研究も進めていきたい」とワーフェル氏は語った。

「グリコポリマーは免疫系への刺激が少なく、粒子が体内に長く留まり、腫瘍に到達しやすいことが既に分かっています。これは素晴らしいことです。」

しかし、次のステップは、腫瘍をどのように標的とするかを検討することです。腫瘍により多くの粒子や薬剤を集積させるために、どのような生物学的マーカーを利用できるでしょうか？これらが、現在私たちが最も注力している課題です。」

この研究はACS Nanoに掲載されました。