超音波で活性化する気泡、がん薬物送達に有望

2つの新しい研究で、研究者らは超音波で活性化する気泡を使用してがん薬物送達を改善する技術を実証した。デューク大学のエンジニアは、マイクロバブルと超音波を用いて比較的大きながん治療薬が腫瘍細胞内に侵入し、自己破壊させる技術「SonoPIN」を開発した。一方、ケース・ウェスタン・リザーブ大学の研究者らは、超音波で活性化するナノバブルを用いて、固形腫瘍を治療から守る硬い細胞外マトリックスを破壊した。

デューク大学の技術は、「ソノポレーション支援精密細胞内ナノ送達（Sonoporation-assisted Precise Intracellular Nanodelivery）」と呼ばれ、略してSonoPINと称される。これは、PROTAC（タンパク質分解標的キメラ）を送達するために設計されている。PROTACは、「創薬困難」なタンパク質を分解し、がん治療における薬剤耐性を克服する大きな可能性を示す治療薬の一種である。PROTACは、特定の標的タンパク質に結合し、E3ユビキチンリガーゼと呼ばれる酵素を動員する。この酵素は標的タンパク質にユビキチンを付着させ、体内の自然なゴミ回収システムによる破壊の標識とする。がん細胞では、PROTACを使用してBRD4と呼ばれるタンパク質を標的とし、分解することで、がん細胞の急速な増殖と生存能力を断つ。しかし、PROTAC分子は大きすぎるため、単独では細胞内に入ることができない。

この問題を解決するため、研究者らは、がん細胞の細胞膜上の特定の生化学的受容体に結合するよう設計された合成核酸鎖をマイクロバブルに装備した。超音波を強く照射すると、バブルは急速に崩壊し、ソノポレーションと呼ばれる現象を引き起こす。これにより、細胞膜にPROTACが入るのに十分な大きさのナノスケールの一時的な孔が生じる。細胞膜は数分以内に自然に修復される。1分間の超音波曝露後、SonoPINで処理した細胞は、従来のPROTAC送達法で処理した細胞よりも7倍明るく光り、はるかに多くのPROTACを取り込んでいることが示された。この研究は、3月13日に学術誌『Proceedings of the National Academy of Sciences』のオンライン版に掲載された。

ケース・ウェスタン・リザーブ大学の別の研究では、研究者らは不活性ガスであるパーフルオロプロパンを充填したナノバブルを乳がんモデルに注入し、超音波でバブルを「揺さぶる」ことで、細胞を破壊せずに腫瘍の硬い構造を分解した。ACS Nanoに掲載された結果によると、腫瘍はより柔らかく、より均一になり、免疫細胞やナノ粒子が浸透しやすくなった。ナノバブル治療は、腫瘍内にすでに存在する免疫細胞も活性化し、危険信号を分泌させて、より多くの免疫細胞を腫瘍部位に動員した。がんを標的とするキラーT細胞は、治療を受けていない他の腫瘍も探し出した。

ナノバブル治療により腫瘍は少なくとも5日間柔らかい状態を保ったが、未治療の腫瘍は硬くなり、治療が困難になった。その後、T細胞の活性を高めるRNAを含む脂質ナノ粒子を注入すると、治療薬は注射部位に留まらず腫瘍全体に広がった。ナノバブルは、前立腺がん検出用にVisano Theranostics社によってすでに商業化されており、使用される超音波はFDA承認済みで市販されている。治験薬（IND）申請は今後18カ月以内にFDAに提出される予定であり、治療用途はこの申請に便乗できる可能性があり、2年以内の臨床試験開始が可能になるかもしれない。