科学者らが高精度でがん細胞を標的とするスマートDNA医薬を開発

ジュネーブ大学の研究チームは、合成DNA鎖から構築されたスマートDNA医薬を開発した。これは、がん細胞を驚くべき精度で識別し、必要な場所でのみ強力な薬剤を放出するものである。この研究成果はNature Biotechnologyに掲載され、同システムは、正常細胞を温存しながらがんを標的とするプログラム可能なアプローチとして紹介されている。

標的治療は、薬剤を腫瘍に直接送り込むことでがん治療を大きく変革し、正常細胞への損傷を軽減するとともに、化学療法に伴う重篤な副作用を緩和してきた。最も成功した戦略の一つに抗体薬物複合体がある。これはモノクローナル抗体を用いて治療薬をがん細胞に直接運搬するが、比較的大きなサイズが腫瘍への浸透性を制限する可能性があり、また運搬できる薬剤量にも限界がある。

これらの限界を克服するため、研究チームは短いDNA鎖に基づくシステムを設計した。これらの分子は抗体よりもはるかに小さいため、腫瘍組織内をより容易に移動でき、複数の構成要素を搭載するように設計することも可能である。

この新たな手法は、それぞれが特定の機能を担う複数の独立したDNA鎖に依存している。一部の鎖にはがんマーカーを認識する結合因子が含まれ、別の鎖には毒性薬剤が搭載されている。細胞上に2つの異なるがんマーカーが存在すると、DNA構成要素がそれらに結合し、その正確な位置で集合する。これにより連鎖反応が引き起こされ、その部位でより多くのDNA構造が構築され、送達される薬剤量が増加する。

このプロセスは二要素認証とよく似た仕組みで動作する。活性化が起こる前に、両方のマーカーが検出されなければならない。一方が欠けている場合、反応は開始されず、薬剤は不活性状態にとどまる。

実験室での実験では、このシステムは特定の表面タンパク質の組み合わせを持つがん細胞を正常に識別し、強力な薬剤を直接送達した。近隣の正常細胞は影響を受けなかった。研究チームはまた、このアプローチを用いて複数の薬剤を同時に送達できることも示した。これは、がん治療における一般的な問題である薬剤耐性の予防または克服にとって重要となる可能性がある。

このシステムは、コンピューティングに見られるのと同じ基本的な論理を用いて動作する。今回の場合、「AND」論理ゲートにより、両方のがんマーカーが存在する場合にのみ薬剤が活性化される。研究者らは、将来的にはより複雑な論理機能を追加することでこの概念を拡張し、プログラム可能なシステムのように振る舞い、体内でより高度な判断を行う医薬品の実現を目指していると述べている。