画期的な研究でDNA折り紙ナノボットが腫瘍を殺す

毎年約１７０万人の新しい癌の症例が米国で検出されており、毎年癌は米国だけで約６０万人の命を奪っており、これは全国的に第２位の死亡原因となっている。侵襲的手術は外傷性である可能性があるため、治療は病気よりも悪いことがあります。また、化学療法は体全体に大きな損害を与えるオフターゲット効果を引き起こす可能性があります。しかし、で説明されている新しい手法 ネイチャーバイオテクノロジー 腫瘍を特異的に標的とし血液供給を遮断するためにナノロボット - 文字通り顕微鏡ロボット - を使用するものは、治療を永遠に変える可能性があります。

2月に発表されたこの論文では、国際的な科学者チームが、DNAナノロボットを使用してマウスやブタの癌を攻撃することの有効性を実証しました。これらのナノサイズのロボットは、正確に適切なタイミングで適切な場所に展開するDNAでできています。 のみ 体内の正確なターゲット折り紙のパッケージのように折り畳まれたDNAは、血栓を作る酵素であるトロンビンの分子を持っていました。

この新しいドラッグデリバリーシステムが機能するかどうかをテストするために、アリゾナ州立大学の科学者のチームと中国科学院のナノ科学技術センターは、腫瘍を持つマウスの血流にナノロボットを注入しました。彼らは、この治療が腫瘍を効果的に標的にし、それらの増殖を止め、さらには腫瘍死を起こしさえすることを発見した。

腫瘍の成長を止めることは、それ自体が安全であることを証明しなければならないので、薬の効能を証明するのに十分ではありません。それで、研究者たちはまた、バナのミニブタの血流にナノロボットを注入しました。そして、それは人間のための予備的な薬の安全性をテストするための良いモデルであることが示されました。ナノロボットが抱える大きな懸念の1つは、脳に侵入して脳卒中を引き起こす可能性があるということですが、これは被験者の動物では起こりませんでした。

ナノロボットの精度は、安全な癌治療の可能性を非常に大きくしていますが、それは細心の注意を払って作られた構造によるものです。薬物保持「パッケージ」は、60×90ナノメートルの大きさのDNAシートで構成されており、トロンビン分子を包み込んでいます。折り畳まれたシートの外側には、成長中の腫瘍に関連する血管の内層に存在するタンパク質であるヌクレオリンをゼロにする分子があります。

アプタマーと呼ばれるこれらの分子は、どちらも薬物を送達するための適切な場所を標的とします そして ナノロボットが正しい場所を見つけたら、実際にDNAシートを開いてトロンビンを露出させます。理論的には、トロンビンが放出されると、それは腫瘍に入る血液を凝固させ、それによってそれが成長するのに必要な酸素を枯渇させる。本質的に腫瘍を絞るこの方法は、血管新生阻害剤として知られている癌治療薬のクラスを彷彿とさせます。そして、それは腫瘍に栄養を供給する血管の成長を阻害するのを助けます。

これらのナノロボットは大きな期待を寄せていますが、まだ人間のために準備ができていません。そこに到達するために、研究者たちはこの治療経路をさらに発展させるために臨床パートナーを探しています。それでも、マウスや豚でうまくいくように思われるという事実は、私たちの一生の間にこれらのようなナノロボットが癌治療として利用可能になるだろうということです。

抽象： ナノスケールロボットは、分子のトリガーに反応するインテリジェントなドラッグデリバリーシステムとしての可能性を秘めています。 DNA折り紙を使用して、ペイロードを輸送し、それらを腫瘍内に特異的に提示するようにプログラムされた自律的DNAロボットを構築した。我々のナノロボットは、ヌクレオリン、腫瘍関連内皮細胞で特異的に発現されるタンパク質、およびその内腔内の血液凝固プロテアーゼトロンビンを結合するDNAアプタマーで外側を官能化されています。ヌクレオリン標的化アプタマーは、標的化ドメインとしても、ＤＮＡナノロボットの機械的開​​口のための分子トリガーとしても働く。内側のトロンビンはこのようにして露出されそして腫瘍部位での凝固を活性化する。担癌マウスモデルを用いて、我々は静脈内注射したDNAナノロボットが腫瘍関連血管にトロンビンを特異的に送達し、血管内血栓症を誘発し、腫瘍壊死と腫瘍増殖の抑制をもたらすことを実証した。 nanorobotはマウスとBamaミニブタにおいて安全で免疫学的に不活性であることが証明された。我々のデータは、DNAナノロボットが癌治療における正確なドラッグデリバリーのための有望な戦略を表すことを示しています。