がん組織周辺で抗がん剤を合成・放出する糖鎖高分子ベシクルを開発：医療技術ニュース

京都大学は、物質透過性を持つ糖鎖高分子ベシクルを開発した。がん組織周囲で抗がん剤を合成し、放出する医療ナノデバイス（ナノファクトリー）として機能する、初めての材料となる。

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　京都大学は2017年7月17日、物質透過性を持つ糖鎖高分子ベシクルを開発したと発表した。また、この高分子ベシクルが、がん組織周囲で抗がん剤を合成し、放出する医療ナノデバイス（ナノファクトリー）として機能することを明らかにした。同大学大学院 工学研究科 特定研究員の西村智貴氏、教授の秋吉一成氏の研究グループによるもので、成果は同日、独科学誌「Advanced Materials」のオンライン速報版で公開された。

　研究グループはまず、オリゴ糖とポリプロピレングリコールからなる両親媒性ポリマーを設計。このポリマーが糖鎖高分子ベシクルを形成することを、電子顕微鏡観察と放射光X線小角散乱測定から明らかにした。さらに、同高分子ベシクルが、分子量の違いによって選択的に物質透過性を示すことを見いだした。

　また、同高分子ベシクルが酵素を封入し、内部に安定して保持できることも明らかにした。そのためこの酵素封入ベシクルは、外部から基質を内部の酵素に供給でき、酵素反応生成物を外部に放出する酵素反応場としての機能を持つ。

　この機能を応用し、薬物をがん組織周囲で合成・放出できる医療用デバイスとして機能するかを試した。がん組織を移植した担がんマウスの血中に、酵素を封入させた糖鎖高分子ベシクルを投与すると、ベシクルががん組織の周囲に集まる。その後、抗がん剤であるドキソルビシンのプロドラッグ（生体内で代謝されることで効果を現わす薬剤）を投与すると、このベシクルがその場でプロドラッグをドキソルビシンへと変換、放出し、優れた抗腫瘍効果をもたらした。同試験において、体重減少や臓器毒性などの副作用は検出されなかった。

　生体内の疾患部位で薬を産生したり、不要な物質を分解したりする「ナノファクトリー」による治療や、薬剤を患部に選択的に送達させて副作用を低減しながら治療効果を高める技術「ドラッグデリバリーシステム」への期待が高まっている。これまで、酵素反応場としてポリマーベシクルの応用研究が進められてきたが、物質の透過能が低く、長期的／安定的に酵素反応を進行させることはできなかった。今回開発された高分子ベシクルは、実際にナノファクトリーとして機能する初めての材料となる。

（A）糖鎖-ポリプロピレングリコールからなる両親媒性ポリマーの化学構造式（B）糖鎖高分子ベシクルの電子顕微鏡像（C）高分子ベシクルの小角X線散乱プロファイルと2分子膜の模式図（クリックして拡大） 出典：京都大学

（A）β-ガラクトシダーゼを内包した糖鎖高分子ベシクルからなる酵素反応場の模式図 （B）酵素反応場内での蛍光性基質の加水分解挙動（クリックして拡大） 出典：京都大学

（A）酵素内包ベシクルとプロドラッグによる抗腫瘍効果 （B）薬物をがん組織周囲で合成・放出し得る酵素搭載型新規治療用ナノファクトリーの概念図（クリックして拡大） 出典：京都大学

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