京都大學研究生院人類環境學研究科的小松直樹教授和該研究科的博士課程學生 Yajuan Zou等人組成的研究團隊，與京都大學醫學研究科醫學研究支援中心質量分析室的伊藤慎二特定助教、京都大學白眉中心的鈴木雄太特定助教、滋賀醫科大學醫學部的吉野芙美醫學家及蘇州大學放射線醫學研究科的Li Zhao副教授透過研究發現，用聚甘油（PG）聚合物塗覆表面的奈米粒子具有出色的隱形性，可用於癌症冶癒。
將抗癌藥物固定在奈米粒子上並傳送到癌症組織中的藥物傳遞系統（DDS）被用於癌症冶癒。這種奈米粒子大多用名爲聚乙二醇（PEG）的聚合物塗覆表面。
不過，近年來這種DDS被指出存在PEG免疫反應和藥物傳遞效率低的問題，所以研究人員一直在探索更加安全高效的DDS。本研究中，研究團隊將塗覆PG的奈米粒子與塗覆PEG的奈米粒子進行了比較，發現PG奈米粒子表面吸附的蛋白質的量明顯減量，由此，被肝臟中大量存在的巨噬細胞（吞噬細胞）掠食的奈米粒子的量也大幅減量。這表明，奈米粒子避免被掠食的隱形性顯著提高，有望爲採用DDS的癌症冶癒法的隊形變換做出巨大貢獻。
圖：用聚甘油塗覆的奈米粒子在血液中的狀態。研究認爲，透過彈開而不是吸附周圍存在的蛋白質，提高了奈米粒子的藥物傳遞效率，同時確保了安全。
1．研究背景
將抗癌藥物固定在奈米粒子上並傳送到癌症組織中的藥物傳遞系統（DDS）被用於實際的癌症冶癒。DDS擁有避免奈米粒子被肝臟等存在的巨噬細胞（吞噬細胞）掠食的性質（隱形性），這對提高藥物傳遞效率非常重要。不過，最近的報告顯示，導入活體內的奈米粒子中，能到達腫瘤的中位數比例只有0.7％。如此低的傳遞效率爲奈米醫療的前景帶來了巨大的不安。
另一方面，用名爲聚乙二醇（PEG）的聚合物塗覆表面的奈米粒子被認爲能在活體內抑制蛋白質的吸附，可以避免其誘發的巨噬細胞掠食現象和免疫反應等。因此，採用奈米粒子的DDS此前一直標準使用PEG進行塗覆。但近年來有研究指出，用PEG塗覆的奈米粒子表面也會發生蛋白質吸附，由此造成隱形性顯著下降，並且還存在過敏等過度的免疫反應等問題，因此探索取代PEG的更加安全高效的奈米粒子表面聚合物就成爲當前的一項熱門研究。
2．研究方法與成果
本研究用名爲聚甘油（PG）的聚合物塗覆奈米金剛石和磁性氧化鐵奈米粒子的表面，並圍繞蛋白質的表面吸附和巨噬細胞的掠食這兩點，將其與使用PEG塗覆的上述奈米粒子進行了比較。結果顯示，用PEG塗覆的奈米粒子表面吸附了大量蛋白質，也出現巨噬細胞掠食現象，而用PG塗覆的奈米粒子幾乎沒有發現蛋白質的表面吸附和巨噬細胞掠食現象。這些結果表明，與以前常用的PEG相比，用PG塗覆的奈米粒子有望大幅提高隱形性，由此還有望顯著改善對癌症組織的藥物傳遞效率，也就是說，有望提高癌症冶癒效果。
3．波及效果與未來展望
這項研究成果將徹底改變DDS中的奈米粒子材料設計採用PEG塗覆的常識，利用奈米粒子向癌症組織遞送抗癌藥物的效率也將大幅提高，可以提高癌症的冶癒效果。另外，透過使用磁性或螢光性奈米粒子代替固定抗癌藥物的奈米粒子，還可以用MR（磁共振）或光對癌症進行造影，在癌症檢測、即診斷方面也有望發生與癌症冶癒相同的範式轉變。今後京都大學的研究人員打算用小鼠進行動物實驗，以明確用PG塗覆的奈米粒子的癌症冶癒效果和癌症檢測能力。
論文資訊
題目：Polyglycerol Grafting Shields Nanoparticle from Protein Corona Formation to Avoid Macrophage Uptake
雜誌：ACS Nano
DOI：10.1021/acsnano.0c02289
文：JST客觀日本編輯部
