一般的に医薬品を届けるのが困難な脳内に、遺伝情報を含んだDNAやRNAから成り立つ「核酸医薬」を従来の100倍の効率で届ける――。そんな技術を、東京大学大学院工学系研究科バイオエンジニアリング専攻 特任准教授で、ナノ医療イノベーションセンター(iCOMN) 客員研究員の安楽泰孝氏が2020年11月6日に実施したオンラインセミナーで報告した。

失敗が続くアルツハイマー病に注目

 安楽氏が注目したのはアルツハイマー病の治療だ。「アルツハイマー病の治療薬は開発の失敗が続いていることで知られる。例えば、抗体医薬では、ソラネズマブやバピネオズマブの開発がフェーズ3の段階で失敗に終わった」と説明する。

 その理由とされているのは、医薬品の脳への集積が少なすぎること。「従来の研究によると、脳に集積する量は投与量の0.1%未満にとどまると分かっている。たとえ実験段階でアルツハイマー病による認知機能や身体機能の低下に効果を示す可能性が示されても、臨床試験でうまくいかない。それは脳の内部に薬が入っていかないことが大きい」と安楽氏は指摘する。

 なぜ入っていかないのかと言えば、「血液脳関門(brain-blood barrier、BBB)」と呼ばれる、血液から脳への物質や薬剤の輸送を制限する仕組みがあるため。血液内腔と脳実質を隔てる「脳血管内皮細胞」が硬く互いに結合して余計なものを通さない。これは脳を守るために有効である一方で、薬を届けるには障害になってしまう。

イメージ画像(写真:Getty Images)
イメージ画像(写真:Getty Images)

 これまでに安楽氏はウイルスが脳血液関門を突破する事実に注目してきた。「従来の研究から、脳血管内皮細胞がウイルスの表面のリガンドを認識し、能動的に取り込むことが分かっていた。これと似たような形で、薬をウイルスのようなカプセルで包んで、脳内に届ける方法を開発しようと試みてきた」と安楽氏。

 さまざまな応用を検討する中で、安楽氏が編み出した方法の一つが、脳のエネルギー源となる糖の一種であるグルコースを取り込む仕組みをうまく活用するという方法だった。脳と血液を隔てている脳血管内皮細胞は、糖を特別に認識してこれを能動的に取り込む仕組みを持っている。これを実現するのが、脳血液内皮細胞の表面にある「GLUT1」と呼ばれる酵素だ。

 「グルコースに存在している水酸基(OH)を目印に脳実質へと引き込ませることを考えた」と安楽氏は言う。このために応用したのが、高分子化合物を組み合わせてカプセルのようにして医薬品を体内に届ける「ナノマシン」の技術である。