京都大学研究生院人类环境学研究科的小松直树教授和该研究科的博士课程学生 Yajuan Zou等人组成的研究团队，与京都大学医学研究科医学研究支援中心质量分析室的伊藤慎二特定助教、京都大学白眉中心的铃木雄太特定助教、滋贺医科大学医学部的吉野芙美医生及苏州大学放射线医学研究科的Li Zhao副教授通过研究发现，用聚甘油（PG）高分子涂覆表面的纳米粒子具有出色的隐形性，可用于癌症治疗。
将抗癌药物固定在纳米粒子上并传送到癌症组织中的药物传递系统（DDS）被用于癌症治疗。这种纳米粒子大多用名为聚乙二醇（PEG）的高分子涂覆表面。
不过，近年来这种DDS被指出存在PEG免疫反应和药物传递效率低的问题，所以研究人员一直在探索更加安全高效的DDS。本研究中，研究团队将涂覆PG的纳米粒子与涂覆PEG的纳米粒子进行了比较，发现PG纳米粒子表面吸附的蛋白质的量明显减少，由此，被肝脏中大量存在的巨噬细胞（吞噬细胞）捕食的纳米粒子的量也大幅减少。这表明，纳米粒子避免被捕食的隐形性显著提高，有望为采用DDS的癌症治疗法的发展做出巨大贡献。
图：用聚甘油涂覆的纳米粒子在血液中的状态。研究认为，通过弹开而不是吸附周围存在的蛋白质，提高了纳米粒子的药物传递效率，同时确保了安全性。
1．研究背景
将抗癌药物固定在纳米粒子上并传送到癌症组织中的药物传递系统（DDS）被用于实际的癌症治疗。DDS拥有避免纳米粒子被肝脏等存在的巨噬细胞（吞噬细胞）捕食的性质（隐形性），这对提高药物传递效率非常重要。不过，最近的报告显示，导入体内的纳米粒子中，能到达肿瘤的中位数比例只有0.7％。如此低的传递效率为纳米医疗的前景带来了巨大的不安。
另一方面，用名为聚乙二醇（PEG）的高分子涂覆表面的纳米粒子被认为能在体内抑制蛋白质的吸附，可以避免其诱发的巨噬细胞捕食现象和免疫反应等。因此，采用纳米粒子的DDS此前一直标准使用PEG进行涂覆。但近年来有研究指出，用PEG涂覆的纳米粒子表面也会发生蛋白质吸附，由此造成隐形性显著下降，并且还存在过敏等过度的免疫反应等问题，因此探索取代PEG的更加安全高效的纳米粒子表面高分子就成为当前的一项热门研究。
2．研究方法与成果
本研究用名为聚甘油（PG）的高分子涂覆纳米金刚石和磁性氧化铁纳米粒子的表面，并围绕蛋白质的表面吸附和巨噬细胞的捕食这两点，将其与使用PEG涂覆的上述纳米粒子进行了比较。结果显示，用PEG涂覆的纳米粒子表面吸附了大量蛋白质，也出现巨噬细胞捕食现象，而用PG涂覆的纳米粒子几乎没有发现蛋白质的表面吸附和巨噬细胞捕食现象。这些结果表明，与以前常用的PEG相比，用PG涂覆的纳米粒子有望大幅提高隐形性，由此还有望显著改善对癌症组织的药物传递效率，也就是说，有望提高癌症治疗效果。
3．波及效果与未来展望
这项研究成果将彻底改变DDS中的纳米粒子材料设计采用PEG涂覆的常识，利用纳米粒子向癌症组织递送抗癌药物的效率也将大幅提高，可以提高癌症的治疗效果。另外，通过使用磁性或荧光性纳米粒子代替固定抗癌药物的纳米粒子，还可以用MR（磁共振）或光对癌症进行造影，在癌症检测、即诊断方面也有望发生与癌症治疗相同的范式转变。今后京都大学的研究人员打算用小鼠进行动物实验，以明确用PG涂覆的纳米粒子的癌症治疗效果和癌症检测能力。
论文信息
题目：Polyglycerol Grafting Shields Nanoparticle from Protein Corona Formation to Avoid Macrophage Uptake
杂志：ACS Nano
DOI：10.1021/acsnano.0c02289
文：JST客观日本编辑部
