マイクロニードルと超感度の単一分子計測により、メラノーマ治療の効果を微量のバイオマーカーでモニタリングする新技術を開発

メラノーマ患者のがん性皮膚病変は容易にアクセスできるため、それらを根絶する効果的な方法は、免疫療法を全身に静脈内に投与するのではなく、局所的に適用することかもしれません。また、免疫応答と望ましい炎症反応をシグナルする様々なバイオマーカーを感度良く継続的に測定することで、腫瘍部位における免疫系の治療反応を監視することが、より良く、より個別化された患者ケアを可能にするかもしれません。

現在、ハーバード大学のWyss Institute、MIT、そしてボストンのBrigham and Women’s Hospitalに所属する研究チームが、皮膚の深い層から細胞を取り囲む、バイオマーカーを含む液体を吸収する能力を持つ最小限の侵襲、無痛のマイクロニードルプラットフォームと、従来の方法よりも高感度でしばしば希少な、しかし関連性のあるバイオマーカーを検出する超感度の単一分子検出法（Simoa）を統合する新しいアプローチを開発しました。

研究者たちは、新しい治療法でがん性病変を治療するマウスのメラノーマモデルで彼らのアプローチの証拠を提供しました。この治療は、腫瘍部位で熱を発生させて瞬時に腫瘍細胞を殺す非侵襲的な集中超音波（FUS）と、インターフェロン遺伝子の刺激物質（STING）として知られる炎症を誘発するタンパク質の活性化剤である既存のナノ粒子結合活性化剤とを組み合わせて作用します。この発見は、Advanced Functional Materialsに報告されています。この論文は「Monitoring Melanoma Responses to STING Agonism and Focused Ultrasound Thermal Ablation Using Microneedles and Ultrasensitive Single Molecule Arrays（マイクロニードルと超感度単一分子アレイを使用したSTINGアゴニズムおよび集中超音波熱アブレーションへのメラノーマ反応の監視）」と題されています。

「メラノーマ治療への反応をマイクロニードルを使用して迅速に読み取ることで、効果的な薬物スクリーニングと患者の層別化が可能になり、治療効果を最大化する」と、研究を主導したWyss Associate Facultyのナタリー・アルツィ博士（Natalie Artzi）は述べています。アルツィ博士はまた、ハーバード医科大学（HMS）の医学部准教授であり、MITの医療工学および科学研究所の主任研究科学者でもあります。

免疫療法を局所的に

アルツィ博士と彼女のグループは、彼らが以前に開発した方法と専門知識の一部を活用して、メラノーマの局所的に適用される免疫療法を初めて開発しました。Nature Nanotechnologyで最近発表された論文で、炎症を誘発するSTINGタンパク質の活性化が腫瘍細胞の殺害に寄与するという既知の事実に基づいて、メラノーマ腫瘍の免疫系活性化を助けるために、非侵襲的なFUSによる熱を組み合わせる方法を示しました。同じ論文では、STINGアゴニズムとFUS治療が、腫瘍部位の免疫細胞浸潤を促進し、望ましい炎症反応を助けるための重要なシグナルタンパク質、特に干渉因子β（IFNβ）の放出を大幅に増加させることを示しています。

「これにより、がん性病変の免疫療法に対する反応を迅速に監視することが可能となり、治療が効果的であるかどうかを評価し、それに応じて治療戦略を調整することができます」とアルツィ博士は述べています。

最小限の侵襲で監視

この新しいアプローチによって、皮膚の表面に接触するマイクロニードルのアレイが液体サンプルを採取し、それをSimoa技術で分析することができます。これにより、治療の効果や免疫応答の進行をほとんど無痛で、高度に感度良く、迅速に監視することが可能となります。

アルツィ博士のチームは、この技術を使用して、メラノーマが免疫療法との組み合わせで治療された際の腫瘍部位の変化を観察し、炎症のバイオマーカーとしてのIFNβの放出の程度を計測しました。その結果、この新しい治療法が非常に効果的であること、およびそれを迅速に監視する能力が、患者の治療反応をより良く予測し、その結果、より個別化された治療戦略を適用するための重要な道具となることが示唆されています。

これにより、医師は特定の患者に対する治療の最適化や、新しい治療法の開発に関する迅速なフィードバックを得ることができるようになります。

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