マウスを対象に行われたこの研究は、これらの小さなナノマシンがどのように尿中に存在する尿素によって推進され、腫瘍を正確に標的にし、表面に担持された放射性同位体で攻撃するかを実証した。 IBEC と CIC biomaGUNE が主導するこの研究は、膀胱がんに対する新しい、より効率的な治療法への扉を開きます。

膀胱がんは世界で最も発生率が高いがんのひとつで、男性では5番目に多い腫瘍としてランクされています。死亡率が比較的低いにもかかわらず、膀胱腫瘍のほぼ半数は XNUMX 年以内に再発するため、継続的な患者のモニタリングが必要です。頻繁な通院と繰り返しの治療の必要性により、この種のがんは治療費が最も高額ながんの XNUMX つとなっています。

膀胱への直接薬物投与を伴う現在の治療法は良好な生存率を示していますが、 効能 低いままです。有望な代替案には、治療薬を腫瘍に直接送達できるナノ粒子の使用が含まれます。特に、体内で自走する機能を備えたナノ粒子「ナノロボット」が注目されている。

今、権威ある雑誌に研究が掲載されました 自然ナノテクノロジー 研究チームが、尿素を動力源とするナノロボットの単回投与により、マウスの膀胱腫瘍のサイズを 90% 縮小することにどのように成功したかを明らかにしました。

これらの小さなナノマシンは、シリカでできた多孔質の球体で構成されています。それらの表面には、特定の機能を持つさまざまなコンポーネントが搭載されています。その中には、尿中に含まれる尿素と反応するタンパク質である酵素ウレアーゼが含まれており、これによりナノ粒子自体の推進が可能になります。もう 1 つの重要な成分は、腫瘍の局所治療に一般的に使用される放射性同位体である放射性ヨウ素です。

この研究は、カタルーニャ生物工学研究所（IBEC）とCIC biomaGUNEが主導し、生物医学研究研究所（IRBバルセロナ）およびバルセロナ自治大学（UAB）と協力して行われ、革新的な膀胱がん治療への道を切り開きます。これらの進歩は入院期間を短縮することを目的としており、それによってコストが削減され、患者の快適性が向上します。

単回投与で、腫瘍体積の 90% 減少が観察されました。このタイプの腫瘍を患う患者が通常、現在の治療法で 6 ～ 14 回の病院を受診することを考えると、これは大幅に効率的です。このような治療アプローチは効率を高め、入院期間と治療費を削減します。」

サミュエル・サンチェス氏、IBEC の ICREA 研究教授、研究リーダー

次のステップは、すでに進行中ですが、これらの腫瘍が治療後に再発するかどうかを判断することです。

膀胱への素晴らしい旅

以前の研究で、科学者らはナノロボットの自己推進能力により、すべての膀胱壁に到達できることを確認した。この特徴は、膀胱内に直接治療を投与した後、薬剤がすべての壁に確実に到達するように患者が30分ごとに体位を変えなければならない現在の処置と比較して有利である。

この新しい研究は、膀胱内でのナノ粒子の移動性だけでなく、腫瘍内でのナノ粒子の特異的な蓄積も実証することでさらに進んでいます。この成果は、マウスの医療用陽電子放出断層撮影法（PET）イメージングや、研究完了後に切除された組織の顕微鏡画像など、さまざまな技術によって可能になった。後者は、バルセロナ IRB でこのプロジェクトのために特別に開発された蛍光顕微鏡システムを使用して撮影されました。このシステムは膀胱のさまざまな層をスキャンして 3D 再構成を提供するため、臓器全体の観察が可能になります。

「私たちが開発した革新的な光学システムにより、腫瘍自体によって反射される光を排除することができ、前例のない解像度で、事前の標識なしで臓器全体のナノ粒子を識別して位置を特定できるようになりました。ナノロボットが腫瘍に到達しただけでなく、腫瘍に入り込み、それによって放射性医薬品の作用を増強したことを観察しました」とバルセロナ治験審査委員会（IRB Barcelona）の先進デジタル顕微鏡プラットフォームのリーダー、ジュリアン・コロンベリ氏は説明する。

ナノロボットが腫瘍に侵入できる理由を解明することは困難を伴いました。ナノロボットには腫瘍を認識するための特異的な抗体が欠如しており、腫瘍組織は通常、健康な組織よりも硬いです。

「しかし、私たちは、これらのナノロボットが自己推進性の化学反応を通じて局所的に pH を上昇させることにより、腫瘍の細胞外マトリックスを破壊できることを観察しました。この現象は腫瘍の浸透を促進し、腫瘍への優先的な蓄積を達成するのに有益でした」と、研究の共同筆頭著者であり IBEC 研究者である Meritxell Serra Casablancas 氏は説明します。

したがって、科学者らは、ナノロボットは尿路上皮に壁であるかのように衝突するが、腫瘍内では海綿状であるため、ナノロボットは腫瘍を貫通して内部に蓄積すると結論づけた。重要な要素はナノボットの可動性であり、これにより腫瘍に到達する可能性が高まります。

さらに、CIC biomaGUNEの研究者でこの研究の共同リーダーであるジョルディ・ロップ氏によると、「放射性同位元素を搭載したナノロボットの局所投与は副作用を引き起こす可能性を減らし、腫瘍組織への高度な蓄積は放射線治療に有利に働く」としている。効果。"

「この研究の結果は、治療効果を誘発する能力がより高い他の放射性同位元素の使用への扉を開きますが、その使用は全身投与すると制限されます」とこの研究の共同筆頭著者であるクリスティーナ・シモ氏は付け加えた。

長年にわたる取り組みとスピンオフ

この研究は、さまざまな機関間の 3 年以上にわたる共同作業の結果を統合したものです。データの一部は、サンチェス氏率いる IBEC スマート ナノ バイオ デバイス グループの研究者であるメリチェル セラ氏とアナ ホルテラオ氏の博士論文に由来しています。また、この研究の共同筆頭著者であるクリスティーナ・シモ氏の論文も含まれており、彼女はCIC biomaGUNEのジョルディ・ロップ氏率いる放射化学・核画像研究室で博士課程前の研究を行った。この疾患の動物モデルにおける UAB のエスター・ジュリアンのグループの専門知識も追加の貢献です。さらに、このプロジェクトは欧州研究評議会 (ERC) と「ラ・カイシャ」財団から資金提供を受けています。

サミュエル・サンチェス氏と彼のチームが2023年以上開発してきたこれらのナノロボットの基礎となる技術は最近特許を取得し、XNUMX年XNUMX月に設立されたIBECとICREAのスピンオフであるNanobots Therapeuticsの基盤となっている。

サンチェス氏が設立したこの会社は、研究と臨床応用の架け橋としての役割を果たしています。「スピンオフのための強力な資金を確保することは、この技術を継続的に進歩させ、すべてがうまくいけば市場や社会に導入するために極めて重要です。 Nanobots Tx の作成からわずか 5 か月後の XNUMX 月に、私たちは最初の資金調達ラウンドを無事に終了し、将来に向けて熱心に取り組んでいます」とサンチェス氏は強調します。

ナノロボットの位置を特定するための顕微鏡の技術革新

ナノロボットの使用は、組織や腫瘍自体のこれらの要素を視覚化するバイオイメージング技術において、重大な科学的課題を引き起こしています。 PETなどの一般的な非侵襲的臨床技術には、これらの非常に小さな粒子を顕微鏡レベルで位置特定するために必要な解像度が欠けています。したがって、IRB Barcelona の科学顕微鏡プラットフォームでは、レーザー光のシートを使用してサンプルを照射する顕微鏡技術を採用し、組織や粒子との相互作用による光の散乱を通じて 3D 画像の取得を可能にしました。

腫瘍自体が光の一部を散乱させて干渉を生成していることを観察したため、科学者らは腫瘍組織と細胞からのすべての散乱を打ち消す偏光に基づく新しい技術を開発しました。この革新により、分子技術による事前のタグ付けを必要とせずに、ナノロボットの視覚化と位置特定が可能になります。

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• 情報源： https://www.news-medical.net/news/20240116/Urea-powered-nanorobots-reduce-bladder-tumors-by-9025-in-mice.aspx