Bio-nanocapsule
(BNC; DDS nanocarrier for in vivo pinpoint drug delivery system)

近年のナノテクノロジーの発展により、直径約100 nmのナノ粒子、具体的にはリン脂質によるリポソーム、両親媒性高分子によるポリマーミセル等がDDS(drug delivery system)ナノキャリアとして開発され、ナノ医薬として医療に応用されています。これらは、がん組織近傍に現れる新生血管が直径約100 nmのナノ粒子を選択的に透過するEPR効果(enhanced permeability and retention)による受動的標的化機構を利用しています。また、一般的に血液中のナノ粒子は、オプソニンという血清因子(主に抗体、補体)が結合して肝臓、肺、脾臓、骨髄などの細網内皮系にあるマクロファージ(貪食細胞)に捕捉されて目的部位に到達できません。そこで、ナノ粒子表面をポリエチレングリコール(PEG, polyethylene glycol)等で修飾してオプソニン吸着を防ぐ工夫がなされています。このようにPEG等で表面修飾した直径約100 nmのナノ粒子によるDDSナノキャリアは副作用を抑え実用的な抗腫瘍効果を示しましたが、未熟な血管系や間質層を有する多くのがん組織では十分量の抗がん剤を送達できませんでした。そこで、次世代ナノ医薬は、受動的標的化機構に加えて、がん細胞特異的表面分子(例、受容体、抗原、糖鎖)を認識する能動的標的化機構の搭載が求められています。また、EPR効果を示さないがん組織以外の様々な疾患部位への適用が期待されています。

これまでの知見から理想的なDDSナノキャリアは、次にあげる5つの能力を同時に有することが望ましいと言えます。

(1)宿主免疫系からの回避能(ステルス能)

(2)病変部位への標的化能(能動的標的化能と受動的標的化能)

(3)細胞内への進入能

(4)リソソームやエンドソームからの脱出能(膜融合能)

(5)ナノキャリアからの薬効成分の放出能

しかしながら、ナノサイズの限られた空間にこれらの能力をすべて組み込んだDDSナノキャリアの実現は、現在の生体適合性分子や生体由来分子のナノ加工技術レベルでは困難でした。


ヒトに様々な疾患を引き起こすウイルスは、身体中の広範な細胞に感染するものも多いですが、特定の組織や臓器に感染するものも知られています(例、脳神経系に感染する日本脳炎ウイルス、消化器系に感染するノロウイルスやロタウイルス、子宮頚部に感染するパピローマウイルス、リンパ球に感染するHIV(エイズウイルス))。各ウイルスは体液、呼吸器、消化管を介して体内に侵入して循環し、宿主免疫系からの捕捉を避けながら標的組織および臓器に到達し、最終的に標的細胞内に感染します。その後、ウイルスはエンドサイトーシスや核移行システムを利用して、その遺伝物質を核または細胞質に送達して、自らの複製を行います。このウイルスの細胞内外での巧みな一連の挙動は、ウイルスが上記5能力を満たす「天然のDDSナノキャリア」であることを示しています。そこで我々はB型肝炎ウイルス(HBV, hepatitis B virus)を模倣した新規DDSナノキャリア「バイオナノカプセル(BNC, bio-nanocapsule)」を開発することにしました。

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