新薬の開発では、天然由来の物質を取り出して改変することが、長年にわたり医薬品化学者に用いられてきた有効な手法です。今、ナノテクノロジーの助けを借りて、研究者たちはかつて開発候補から外された薬剤を、使用可能な医薬品へと変えようとしています。
臨床で承認された医薬品の推定 40% は、天然化合物そのもの、またはその改変版が承認薬となっているカテゴリーに属します。これには、コレステロールを下げるために使われるスタチン（細菌の分泌物に含まれる）、抗マラリア薬として使われるキニーネ（キナノキに含まれる）、抗がん剤として使われるパクリタキセル（イチイに含まれる）があります。
こうした天然物質の多くは、植物や動物が防御手段として産生する毒素です。また、サソリの毒は新薬の供給源として関心を集めています。毒にはペプチドと呼ばれる生物活性化学物質が混在しており、その一部は生体膜に孔を形成して細胞死を引き起こすことが知られています。たとえば腫瘍細胞を狙って自滅させることができれば、細胞死は有益になり得ます。
これらの毒素は非常に強力な作用を示すことがあります。たとえば、TsAP-1として知られる特定の小さなペプチドは、ブラジル産の黄色いサソリ（Tityus serrulatus）から単離され、 抗菌作用と抗がん作用の両方を持っています。
しかし、こうした力を臨床で有益に活用することは、毒素が腫瘍細胞と健康な細胞の両方を殺してしまうため、これまで困難でした。この毒性を制御する方法の一つは、 ナノテクノロジーを用いて特別に設計した薬物送達担体を構築することです。成功すれば、毒性のある薬剤を放出し、体内の不要な組織だけを殺すことができます。
イリノイ大学アーバナ・シャンペーン校のDipanjan Pan氏が、そうした試みの一つを行いました。学術誌 Chemical Communicationsに掲載された研究で、科学者らはサソリ毒素TsAP-1を閉じ込める球状カプセルを作製したと発表しています。NanoVeninと名付けられたこのカプセル化毒素は、乳がん細胞を殺す薬剤の効果を10倍に高めます。
これは二つの理由から興味深い進展です。第一に、毒素は天然の状態では標的選択性が不足しているため使用できませんでした。第二に、毒素をナノ粒子に組み込むことで薬剤の効力が大幅に高まり、臨床でより有用になりました。
この形態の薬剤は乳がん細胞に作用しますが、まだ特定の疾患に限定されてはいません。研究者は、たとえば特定の種類のがんを選択的に標的とするタンパク質を付加するなどして、外殻を改変できます。また、ナノ粒子を生分解性の層で覆い、患部に到達するまで毒性を封じ込めることも可能かもしれません。患部で層が分解されると、毒素が現れます。
このような精密な送達は、非常に精密な生体構造による「鍵と鍵穴方式」で機能します。たとえば、がん細胞の種類ごとに特徴的な分泌物や表面タンパク質があります。薬剤の生分解性の層は、こうした特定の分泌物やタンパク質を認識し、分解を引き起こすように設計できます。これにより、薬剤を精密に送達できます。
効果的な薬剤が発見されても、送達上の問題から製品化されないことは少なくありません。しかし、ナノテクノロジーの最新の進展は、天然化合物由来で、かつて開発候補から外された薬剤を棚上げの状態から実用化し、病気と闘うために活用できることを示しています。
この記事は、 The Conversationとの協力により掲載されています。掲載は、世界経済フォーラムが見解を支持することを意味するものではありません。
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著者：Benjamin Burkeは、ハル大学の分子イメージング分野の博士研究員です。
画像：2009年2月25日、インド東部の都市シリグリ郊外にあるがん専門病院、ノースベンガル腫瘍センターで、放射線科医ががん予防のための健診を受けた患者の脳のX線画像を確認している。REUTERS。