バイオテクノロジー
球状核酸が化学療法のデリバリーを劇的に改善
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がんにおけるナノテクノロジー駆動治療デリバリー
Our understanding of cancer has greatly progressed over the last few decades, leading to the discovery of various molecules able to kill cancer cells. The problem is, however, that cancer cells are still part of the body, even if they act abnormally and will ultimately kill the rest of the cells.
つまり、がん細胞を殺す同じ薬剤が体内の他の細胞にもかなり毒性を持つ可能性があるということです。さらに、がん細胞の代謝的・遺伝的異常は、がんに有効な化学物質の取り込みを妨げることがよくあります。
これらの理由から、がん薬をがん細胞へ届けるプロセスは、薬剤自体の効率と同等、あるいはそれ以上に重要となり得ます。このようにすれば、副作用が減少するだけでなく、治療が患者を救えるほど効果的になります。
高精度な標的化は、がんの再発リスクを低減する上でも重要です。効率が高いほど、残存するがん細胞が治療から「隠れる」可能性が低くなります。
特に有望なデリバリー手法の一つは、球状核酸（SNA）という新しいタイプのナノ分子を用いる方法です。これは体内でよく耐容されます。ノースウェスタン大学の研究者らは、SNAが白血病薬の効率を劇的に向上させることを最近実証しました。
They published their results in ACS Nano1, under the title “Chemotherapeutic Spherical Nucleic Acids”.
がん薬デリバリーの課題
過去20年間にがんの生存率が向上した大きな要因は、がん治療のデリバリーシステムの改善にあります。例えば、抗体、特にモノクローナル抗体は、多くのがん種に対する最良の治療オプションの一つとなっています。
別の選択肢として、バイオ分子やナノ粒子ががん細胞を特異的に狙う受動的薬物標的化システムがあります。
出典: MDPI
近年、抗体が腫瘍学の中心であった一方、台頭している代替手段はナノテクノロジーです。特別に設計されたナノ粒子はがん細胞に直接結合し、細胞膜を越えて化学療法薬を届けることができます。
出典: MDPI
球状核酸（SNA）
本研究の研究者はリポソーム型球状核酸（SNA）構造体を使用しました。これらはナノ粒子コアと、密に詰め込まれた高度に配向された核酸のシェルから構成されています。
出典: Nature
SNAsは1996年にノースウェスタン大学のChad Mirkinによって初めて作成されました
ナノ粒子コアの種類（金、銀、シリカ、リポソーム、タンパク質など）や核酸配列（DNA、RNAなど）を変えることで、さまざまなSNAを作製できます。
出典: Cancers
構造ナノ医療：薬物デリバリーの新時代
以前の研究で、細胞はSNAを認識し内部に取り込むことが分かりました。さらに重要なのは、がん細胞は過剰な活動により、健康な細胞よりもはるかに高い速度でSNAを取り込むことです。
So the very nature of cancer cells makes them more reactive to SNAs.
“Most cells have scavenger receptors on their surfaces. But myeloid cells overexpress these receptors, so there are even more of them.
If they recognize a molecule, then they will pull it into the cell. Instead of having to force their way into cells, SNAs are naturally taken up by these receptors.”
これは、構造ナノ医療という成長中の分野の一部であり、精密な構造的および組成的制御を用いてナノ医薬が人体と相互作用する方法を微調整します。
現在、がんだけでなく感染症、神経変性疾患、自己免疫疾患にも適用されるSNAベースの治療法が臨床試験中で7件あります。
急性骨髄性白血病（AML）における前臨床結果
化学療法SNAの構築
研究者は白血病治療のためにリポソームSNAをテストしました。5-フルオロウラシル（5-Fu）を使用し、SNAの核酸成分は化学的に結合された5-フルオロ-2′-デオキシウリジン10ユニットで構成されました。
出典: ACS Publications
従来の化学療法薬5-Fuはがん細胞に効率的に到達しないことが多く、吐き気、倦怠感、まれに心不全といった多くの問題のある副作用を引き起こすことがあります。
問題は薬剤自体の毒性だけでなく、投与された薬のわずか1％しか体内で溶解しないことです。そのため固形のまま塊になり、体が効率的に吸収できません。
We all know that chemotherapy is often horribly toxic. But a lot of people don’t realize it’s also often poorly soluble, so we have to find ways to transform it into water-soluble forms and deliver it effectively.”
骨髄系細胞がSNA受容体を過剰に発現しているため、5-Fuの低用量でもがん細胞に届きますが、健康な細胞への投与量ははるかに低く抑えられます。
さらに、リポソームSNAは非常に溶解性が高く、この問題も解消します。
“Today’s chemotherapeutics kill everything they encounter. So, they kill the cancer cells, but also a lot of healthy cells. Our structural nanomedicine preferentially seeks out the myeloid cells.
Instead of overwhelming the whole body with chemotherapy, it delivers a higher, more focused dose exactly where it’s needed.”
SNAデリバリーによる有効性向上
The SNA-driven delivery of 5-Fu to inside cells is 12.5x higher than without the SNA. More importantly, in an in-vitro study, a 4 orders of magnitude (>1,000x).
In mice used to simulate human leukemia, the chemotherapeutic SNA had a 59x higher antitumor efficacy than 5-Fu alone. Maybe even more importantly, the mice did not display any of the side effects of 5-Fu when treated with SNAs.
“In animal models, we demonstrated that we can stop tumors in their tracks.
If this translates to human patients, it’s a really exciting advance. It would mean more effective chemotherapy, better response rates and fewer side effects.”
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| 指標 | フリー5-Fu（標準） | SNA投与5-Fu（リポソームSNA） |
|---|---|---|
| 細胞取り込み（AML細胞） | 1×（ベースライン） | ~12.5× 高い |
| in vitro 細胞殺傷力 | 1×（ベースライン） | 最大約10,000× 高い |
| マウスにおける抗腫瘍効果（AMLモデル） | 1×（ベースライン） | ~59× の腫瘍縮小 |
| 観察された毒性/副作用（研究内） | 5-Fuの既知の顕著な副作用（吐き気、倦怠感、心毒性） | 評価されたパラメータで顕著な毒性は観察されなかった（マウス研究） |
SNAの将来の臨床および商業的応用
SNAは化学療法薬の非常に有望なデリバリーメカニズムとして急速に注目を集めています。
次のステップは、同じ動物モデルで他の薬剤を検討し、結果がさらに向上できるかを確認することになるでしょう。例えば、毒性問題があるものの細胞殺傷効率が高い別の化学療法薬を、SNAにより耐容性またはほぼ無害にし、がん細胞の殺傷能力をさらに高めることが可能です。
長期的には、この技術の実患者における可能性を評価するためのヒト試験が必要です。これは通常、フェーズI（健康な被験者で薬剤耐性を確認）からフェーズIII（多数の実際のがん患者でテスト）までの高コストなプロセスです。
商業化とSNAスタートアップ
CancerVax
本研究の主任科学者でSNAの発見者であるChad A. Mirkinは、SNAをヒト治療応用に展開することに専念する企業、Flashpoint Therapeuticsの科学的創設者でもあります。
9件のin vivo研究から、SNAはデリバリーが35倍向上し、免疫活性化が80倍強化、T細胞による腫瘍殺傷が6.5倍増加したと主張しています。SNAは60種以上の異なる細胞に取り込まれます。
同社は、体の免疫システムを利用してがんと闘うユニバーサルがん治療プラットフォームを開発するCancerVaxとの研究協定を発表しました。
CancerVaxへの直接投資は認定投資家に限られますが、クラウドファンディングによる株式調達も進行中で、すべての投資家が参加可能です。1株あたり2.1ドルで、企業価値は8,000万ドル超となります。
“CancerVax’s Universal Cancer Treatment platform requires precise, multi-component delivery to effectively detect and mark cancer cells.
Our technology is uniquely suited to this challenge, offering the ability to package and deliver Smart mRNA payloads with the efficiency and accuracy needed to realize the full potential of this promising therapeutic approach.”
がん以外でも、SNAはCRISPRベースの治療のデリバリーにも利用可能です。
LNP-SNAは標準的な脂質ナノ粒子デリバリーシステムと比較して、細胞への導入効率が最大3倍、毒性が低減、遺伝子編集効率が3倍に向上し、正確なDNA修復が60%以上改善されました。
総じて、SNAはin vitroおよびin vivoの動物研究から非常に有望な技術に到達しており、がん、遺伝子治療、その他重要な医療応用に向けたヒトへの展開が準備できています。
また、CRISPRなどの他の精密治療や技術の台頭により、SNAの可能性がさらに高まると考えられます。
参照研究
1 .Taokun Luo, Young Jun Kim, Zhenyu Han, Jeongmin Hwang, Sneha Kumari, Vinzenz Mayer, Alex Cushing, Roger A. Romero, Chad A. Mirkin. Chemotherapeutic Spherical Nucleic Acids. ACS NanoVol 19/Issue 44. 2025年10月29日. https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.5c16609
