がんを標的とするナノテクノロジーの微調整

研究者らは10年以上にわたり、薬剤をより効果的かつ安全に送達するナノ粒子の開発に努めてきた。このアイデアは、薬剤化合物を含むナノ粒子が腫瘍細胞や病気の細胞を選択的に標的にし、健康な細胞を避けることができるというものです。抗体または他の分子をナノ粒子に結合させて、標的細胞を正確に識別するために使用できます。 「ナノテクノロジーの最大の利点の1つは、化学療法剤を腫瘍細胞に標的化し、体の健康な細胞を保護し、副作用から患者を守ることができるように、粒子の形で物体を操作できることです」と、ナノテクノロジー開発プロジェクトマネージャーのサラ・フックは言う。国立がん研究所。

しかし、このビジョンを実行するのは困難でした。課題の 1 つは、体内での薬物の挙動がナノ粒子と結合すると劇的に変化する可能性があることです。ナノ粒子は薬物の溶解度、毒性、作用速度などを変化させることができ、有益な場合もあれば、そうでない場合もあります。薬物の主な問題が、ターゲット外の臓器に対して有毒であることである場合、ナノテクノロジーにより、健康な細胞ではなく病気の細胞に確実に薬物を届けることができます。しかし、薬の効果が病気の細胞に素早く吸収されることに依存している場合、ナノ粒子はそのプロセスを遅らせ、最適な治療法を次善の治療法に変える可能性があります。

2007 年に設立された Bind 社は、構造と組成を体系的に変更できる方法で薬物を標的とするナノ粒子を構築することで、この問題を克服しようと試みました。通常、標的薬物ナノ粒子は 2 つのステップで生成されます。まず、薬物をナノ粒子内にカプセル化します。次に、粒子の外表面に、治療のフェリーを病気の細胞に誘導する標的分子を結合させます。このようなナノ粒子の生成は制御や再現が難しい場合があり、ナノ粒子の表面特性を微調整する研究者の能力が制限されます。この落とし穴を回避するために、Bind は自己集合を利用して薬物を運ぶナノ粒子を合成します。

適切な条件下では、そのナノ粒子のサブユニット（その一部にはすでに標的分子が含まれています）が自動的に集合します。ナノ粒子の生成には複雑でさまざまな化学反応は必要なく、各サブユニットの特性を微調整することができます。これにより、同社の研究者はさまざまなナノ粒子と薬剤の組み合わせをテストし、特定のタスクに最適な候補を特定することもできます。 「各薬剤の性能を最適化するために、私たちは何百もの組み合わせを作成して評価しています」と技術研究開発担当上級副社長の Jeff Hrkach 氏は述べています。

Bind の共同創設者で、ブリガム女子病院およびハーバード大学医学部の准教授であるオミッド・ファロクザド氏は、MIT 化学工学教授ロバート・ランガー氏の研究室で博士研究員を務めていたときに、ナノ粒子を構築する新しい方法を思いつきました。ランガー氏のグループは、制御された方法で薬物を放出できるナノ粒子をすでに開発していたが、その粒子はまだがん細胞を特異的に探し出すことはできなかった。ファロクザド氏の最初の課題は、分子の指示によってがん細胞に到達するが、免疫系ががん細胞を破壊しないように血流内では匿名のままのナノ粒子を作成することであった。 2 つ目は、堅牢で再現可能な製造プロセスを考案することでした。

その代わりに、Farokhzad と Langer は、ナノ粒子の構成要素と薬物が自己集合して最終製品になる方法を考案しました。 2 種類のポリマーが結合して、Bind の薬物を含んだ球状ナノ粒子の絡み合ったメッシュを形成します。これらのポリマーの 1 つは、化学的および構造的に異なる 2 つの領域、つまり「ブロック」を持っています。1 つは薬物をカプセル化するメッシュの一部を形成する水不溶性ブロックで、もう 1 つは最終製品にステルス コロナを付与して攻撃を回避する水溶性ブロックです。免疫系。もう 1 つのタイプのポリマーには 3 つのブロックがあります。1 つ目と同じ 2 つと、最終的な粒子が目的の細胞タイプに確実に付着するシグナルであるターゲティング分子を含む 3 つ目の領域です。薬物を担持するナノ粒子は、これらのポリマーを薬物と適切な条件で単に混合することによって形成されます。

自己組織化ポリマーは、再現可能かつ拡張可能な方法で製造できます。しかし、この方法には追加の利点があり、それが Bind の成功の本当の鍵となる可能性があります。 2 ブロック ポリマーと 3 ブロック ポリマーを個別に調製してナノ粒子を構築する方法により、研究者は、医薬品化学者が新薬化合物を設計して試験する方法と似た、ハイスループットのスクリーニング アプローチを使用できるようになります。各ブロックは微調整することができ、1 つのブロックを拡張し、別のブロックの電荷を変更することができ、各ポリマーの相対量を変更することができます。調整用のパラメーターが非常に多いため、Bind の科学者は多くの組み合わせを検査できます。

臨床試験中の最初の薬剤である Bind-014 は、ドセタキセルと呼ばれる広く使用されている化学療法剤を血流を通じてがん細胞に運びます。薬物は、薬物を保護し、体の免疫系から保護する生分解性ポリマーで作られたボール状のナノ構造の中にパッケージされています。各ナノ粒子の外表面には、がん細胞を標的とする分子が点在しています。ナノ粒子が標的に到達すると、細胞の外側に付着し、細胞が粒子を飲み込むようになります。薬物は制御された速度で粒子から拡散し、異常をきたした細胞内に放出されます。

カリフォルニア工科大学の化学工学教授であるマーク・デイビス氏は、彼の研究室で開発されたものやBind-014を含む標的ナノ粒子治療薬の数少ない進行中の治験が、この技術の可能性を実証することを期待している。 「これらの標的ナノ粒子が統計的に有意な方法で実際に患者に対してどのような効果をもたらすかを示すことができる（先進的な人体臨床試験）が行われるまで、医学界は興奮しないでしょう。」今のところ、Bind-014 の第 1 相試験に参加した 17 人の患者から得られた結果は有望に見えますが、有効性を実際にテストするには、今年後半に開始される可能性が高い第 2 相試験まで待つ必要があります。