集束超音波、グリオーマの薬物送達と治療に有望性を示す

UVAヘルスの新しい研究によると、グリオーマと呼ばれる脳腫瘍は、正常な脳組織よりも集束超音波を用いた標的薬物送達に対してさらに受け入れやすい可能性があり、腫瘍血管がこのアプローチを無効にするという懸念を和らげる一助となる。この技術は、音波によって活性化される微小なマイクロバブルを使用して、脳の自然な保護バリアである血液脳関門を開き、薬剤が必要な場所に正確に到達できるようにするものである。

研究では、研究者らは、腫瘍微小環境内での血液脳関門の開口と分子輸送を追跡するための高解像度MRIプロトコルを開発した。無秩序な腫瘍血管による抵抗を示すのではなく、グリオーマ組織は、健常脳組織と比較して、集束超音波を介した血液脳関門の開口に対して同等またはそれ以上の受容性を示した。送達効率は分子のペイロードサイズに直接依存して変化し、中程度のサイズの薬物分子は、非常に小さな薬物化合物や過大な薬物化合物のいずれよりも有意に効率的に蓄積し、「ゴルディロックス」治療サイズ範囲を特定した。集束超音波は非侵襲的であり、低周波音波を使用して、外科的切開や開頭術を必要とせずに血液脳関門を一時的かつ可逆的に開く。

グリオーマは成人で最も一般的な原発性脳腫瘍であり、最も致死性の高い脳がんの一種である膠芽腫を含む。米国だけで毎年1万人以上が膠芽腫で死亡しており、これらの腫瘍はほぼ常に5～10年以内に致死的となる。バージニア大学総合がんセンターの関連する初期研究では、科学者らが、膠芽腫の形成と増殖に関与する複数の機能不全遺伝子を同時に抑制できるマイクロRNAを用いた実験的アプローチを開発した。この戦略は、脳浸透性ナノ粒子、集束超音波、マイクロバブルを組み合わせて、マイクロRNAを血液脳関門を通して送達する。動物モデルでは、このマイクロRNAは腫瘍増殖を遅らせ、生存期間を延長した。この発見は、Journal of Clinical Investigation（JCI）に掲載された。

インペリアル・カレッジ・ロンドンの研究者らは、前臨床モデルにおける低悪性度グリオーマのさまざまなサブタイプに対して、低出力集束超音波と併用するさまざまな薬剤を調査している。グレード2に分類される低悪性度グリオーマは、最初はゆっくりと増殖するがん性脳腫瘍であるが、時間の経過とともに必ず高悪性度で急速に増殖する腫瘍へと進行する。集束超音波は、血液脳関門を一時的に開き、薬剤が腫瘍へより到達しやすくするために使用される。

一方、トレント大学、バンビーノ・ジェズ小児病院、ローマ・サピエンツァ大学によって開発された三次元実験システムにより、小児に多く発生する中枢神経系腫瘍である低悪性度グリオーマにおける薬剤応答の研究が可能になる。研究者らは多能性幹細胞からオルガノイドを生成し、それらを使用して腫瘍を発生させた。このオルガノイドは、単層培養の細胞よりもやや忠実に低悪性度グリオーマの分子的特徴を再現し、患者の腫瘍により類似している。結果は、Molecular Cancer誌に掲載された。

脳腫瘍には100を超える異なる腫瘍タイプが含まれ、それぞれが独自の分子的・臨床的特徴を持つ。膠芽腫の標準治療は数十年にわたりほぼ変わっていない。外科的切除後の放射線療法とテモゾロミド化学療法が、引き続き主要な治療選択肢となっている。血液脳関門は依然として主要な障壁であり、多くの低分子薬や生物学的製剤の中枢神経系への浸透を制限している。