がん：「インテリジェントドラッグデリバリー」が進行中
新しい研究は、これまでにないレベルの精度で抗がん剤を腫瘍に送達する道を開きます。
新しい「インテリジェントドラッグデリバリー」システムは、正しい順序で2つの腫瘍信号に遭遇した場合にのみ、その薬物負荷を放出するナノカプセルを使用します。
「原理実証」論文—現在ジャーナルに掲載されています 化学科学 —腫瘍内で発生する一連の2つの状態に応答してシステムがどのように正常に機能したかを説明します。
最初の条件は特定のしきい値を超える酸性度の上昇であり、2番目の条件はグルタチオンと呼ばれる物質の存在であり、そのレベルは特定のタイプの腫瘍でより高くなっています。
これらの2つの条件を満たすことは、この正確な順序で、ナノカプセルに「多段階腫瘍微小環境」に入り、薬物負荷を解放することを通知します。それが1つの条件のみを満たすか、または逆の順序でそれらを満たす場合、それは薬物を放出しません。
上海の華東理工大学の化学教授である上級研究著者のWei-HongZhuと彼のチームは、最初に実験室の細胞で、次に生きたマウスでシステムをテストしました。
「新世代の薬」
ナノカプセルは、最初の条件を満たしたときに1つ、2番目の条件を満たしたときに別の異なる蛍光マーカーを放出します。これは、ドラッグデリバリーの進行を正確に追跡できることを意味します。
これにより、より正確な診断のための「スマート蛍光センサー」としてシステムを使用する可能性が広がります。
朱教授は、彼と彼の同僚は、この研究が特定の刺激に論理的に反応するようにプログラムできる「新世代の薬」につながると信じていると述べています。
彼らの新しいシステムが薬物送達を別のレベルに引き上げる理由の1つは、薬物放出をトリガーするためにORロジックではなく「シーケンスベースのANDロジック」を使用するためです。
ORロジックを使用する配信システムは、応答するようにプログラムされている条件のいずれかを満たすと、薬剤を放出します。
一方、シーケンスベースのANDロジックでは、両方の条件が正しいシーケンスで満たされた場合にのみ、システムが薬物を放出します。
科学者たちは、このアプローチが「破壊的な環境と望ましくない相互作用」から薬物をよりよく保護し、「必要なときに」放出のより正確なトリガーを確実にすることを示唆しています。
使い方
ドラッグデリバリーシステムを「薬物負荷を封入するナノカプセル」と説明するのは便利ですが、これは厳密にはその仕組みではありません。
このシステムは、実際には3つの部分からなる長い分子で構成されています。 1つ目は蛍光シグナルを発し、2つ目は「プロドラッグ」、3つ目は長い「ポリマーテール」です。プロドラッグは、放出されると抗がん剤に代謝されます。
pHまたは酸性度の変化に「超高感度」で反応します。そして、血流（酸性度が低い）から腫瘍環境（酸性度が高い）に移動すると、pHの低下を感知します。
pHはプログラムされたしきい値よりも高いですが、長い分子は「ミセル」と呼ばれる形状を形成します。これは球に似ており、すべてのポリマーテールが外側にあり、蛍光ユニットが中央にあります。この形成では、蛍光シグナルが抑制されます。
しかし、ミセルがpHが特定のしきい値を下回る環境に入ると、形成が解かれ、長い分子が解き放たれます。
最初に起こることは、蛍光シグナルが抑制されなくなり、検出できるようになることです。これは、ANDロジックの最初の条件（pHの低下）が満たされていることを示します。
長い分子が解放されると、2番目の条件が満たされると効果があります。この場合、グルタチオンへの曝露は、長い分子とプロドラッグの間のリンクを切断します。一旦発売されると、プロドラッグは自由に代謝されて活性な抗癌剤になります。
2つの蛍光シグナル
プロドラッグが失われると、長い分子が短くなり、まだ放出されている蛍光信号の「色」または波長が「緑から赤紫」にシフトします。これは、ANDロジックの2番目の条件が正しい順序で満たされたことを示します。
著者らは、この2波長蛍光により、システムが「リアルタイムの3次元バイオイメージングの実行に適した」ものになり、「特に疑わしい病変の正確な疾患診断のための強力なツール」になる可能性があると述べています。
チームが細胞と生きているマウスでシステムをテストしたとき、それが「優れた多段階腫瘍標的化能力」を示すことを発見しました。マウスでは、「抗腫瘍活性の有意な増強[…]腫瘍をほぼ根絶する」ことも示した。
「この論理的感覚のナノプローブは、正確にプログラム可能なドラッグデリバリーシステムのためのinvivoインテリジェントバイオセンシングプローブの開発のプロトタイプを提供します。」
ウェイ・ホン・チュー教授
