ナノ粒子戦略、がん治療薬の送達改善を目指す

「Nature Materials」、「Journal of the American Chemical Society」、「Journal of Controlled Release」に掲載された最近の研究では、マイクロバイオーム調整、mRNAワクチン、工学的に設計された脂質ナノ粒子（LNP）など、がん薬物送達を改善するための新たなナノ粒子ベースの戦略が報告されている。これらのアプローチは、腫瘍への薬物蓄積を増やし、副作用を減らし、薬剤耐性を克服することを目的としている。

テキサス大学MDアンダーソンがんセンターの研究者らが主導した研究では、抗生物質 metronidazole の短期投与による腸内マイクロバイオームの再構築により、ナノ粒子ベースの化学療法が循環中に留まる時間がおよそ2倍になり、腫瘍への薬物蓄積が増加し、複数のがん種の前臨床モデルで生存率が改善した。腸内細菌は胆汁酸を介して肝臓のクッパー細胞に化学シグナルを送る。metronidazole が特定の腸内細菌を減らすと胆汁酸レベルが低下し、クッパー細胞が「静止」状態に移行して、ナノ医薬品粒子の除去が少なくなった。糞便微生物叢移植により、この効果が残存抗生物質ではなく、マイクロバイオーム自体によってもたらされることが確認された。metronidazole は米国食品医薬品局によりすでに承認されている。

RCSI大学（医学・健康科学）による研究では、小児がんの中で最も致死率の高い神経芽腫を標的としたmRNAワクチンの初めての前臨床概念実証が提供された。このワクチンは、自己組織化ペプチドナノ粒子を用いてmRNAを送達し、神経芽腫細胞に高発現するタンパク質である Glypican 2（GPC2）を免疫系が認識するよう訓練する。前臨床モデルでは、ワクチンにより腫瘍サイズが70％縮小し、腫瘍の発生が10〜11日遅延した。神経芽腫は小児がん死亡全体の15％を占め、高リスク患者の80％は標準治療にほとんど反応しない。

アデレード大学の研究者らは、肺がん薬物 RB-012 を内包する脂質とポリマーからなるハイブリッドナノ粒子「デリバリービークル」を開発した。このナノ粒子により、薬物のバイオアベイラビリティが30倍以上に増加し、健康な臓器への曝露は減少した。前臨床試験では、ナノ粒子で送達された薬物は、薬物単独と比較してより強い抗腫瘍効果を示した。この研究は、Cancer Council SA と Tour de Cure から資金提供を受けた。

東北大学が率いる国際チームは、P-gp阻害剤 quinidine を抗がん薬 doxorubicin の前に逐次放出する多孔性アミノ酸ナノ粒子を設計し、多剤耐性を引き起こす薬物排出機構を無効化した。近赤外レーザー光を用いた光熱療法と組み合わせることで、薬剤耐性がんマウスモデルにおいて腫瘍の完全消失と100％の生存率を達成し、正常組織への検出可能な毒性はなかった。この知見は「Journal of Controlled Release」に掲載された。

ペンシルベニア大学による2つの研究では、mRNA送達を改善するために脂質ナノ粒子（LNP）が再設計された。「Journal of the American Chemical Society」に掲載された研究では、研究者らはイオン化可能脂質に芳香環を追加して「aroLNP」を創製した。最も優れた性能を持つ aroLNP は、Moderna COVID-19ワクチンで使用されるLNP製剤よりも肝臓へのmRNA送達を10分の1に抑えながら、リンパ節への送達を維持し、リンパ節対肝臓の比を5〜10倍に高めた。これらの aroLNP は、臨床承認済み製剤に匹敵する抗体応答を誘導し、全身性炎症性サイトカインの増加は最小限にとどまった。別の研究（「Nature Materials」掲載）では、研究者らはイミドエステル架橋剤を用いて脂質C12-2aNを創製し、解糖と乳酸産生の増加によって樹状細胞の代謝を再プログラムした。FDA承認製剤と比較して、これらのLNPはリンパ節対肝臓比で3倍以上のmRNAを送達し、血流中の炎症マーカーを減少させ、マウスの体温上昇を小さくした。

これらの知見は、ナノ粒子工学ががん治療薬の送達と忍容性の両方を改善できることを示しており、このアプローチはワクチンや自己免疫疾患治療など他の用途にも拡張できる可能性がある。