グリフィス大学（オーストラリア）の研究者らは、癌の腫瘍マーカーを検出する新しい方法を開発し、早期診断に役立てようとしている。クイーンズランド・マイクロ・ナノテクノロジーセンターのムハマド・シディキー准教授と、グリフィス創薬研究所の細胞工場・バイオポリマーセンターのディレクターであるベルント・レーム教授が率いる研究チームは、新しいクラスの超常磁性ナノ材料を用いて、卵巣癌などの腫瘍マーカーを安価で高感度に検出する方法を考案した。
この研究成果は、2021年6月29日にACS Applied Materials and Interfacesのオンライン版に掲載された。 この論文は、「バイオエンジニアリングされたポリマーナノビーズによる癌バイオマーカーの分離と電気化学的検出（Bioengineered Polymer Nanobeads for Isolation and Electrochemical Detection of Cancer Biomarkers） 」と題されている。
研究チームは、細胞工場をバイオエンジニアリングして、特定のターゲット抗体に結合する磁気特性を持つナノビーズを組み立てた。そして、磁化されたナノビーズを卵巣癌細胞に加え、メチル化されたDNAを捕捉したり、 エクソソーム （細胞内小胞）を検出したりした。
シディキー准教授は、「このナノ材料は、特定の病気を検出する必要性に応じて設計することができるため、非常に柔軟性があり、特定の病気の検出に関連するほぼすべての種類の生体分子に合わせて調整することができる」と述べている。
いったん病気の分子がナノ材料に "捕獲 "されると、単純な磁石を使って体液から簡単に分離することができる。
シディキー准教授は、この方法は、現在の検出方法に比べて、より速く、より正確で、より安価であり、ナノビーズは産業用の細胞工場で大量に生産できるため、分析コストを削減できると述べている。
「この方法は、癌患者から採取した血液や組織サンプルから、メチル化DNAやエクソソームなどの腫瘍マーカーを、ナノビーズを用いて磁気的に分離するという2段階の戦略を採用している。」「これらの腫瘍マーカーの検出原理は、抗体と標的分子の間の抗体の特異性に基づいている。」
ここで、エクソソームはタンパク質ベースのバイオマーカーを表し、メチル化DNAはDNAベースのバイオマーカーを表している。
「この方法は、様々な疾患の診断を可能にするために、より多様なタンパク質およびDNAベースの腫瘍マーカーに適応できる診断プラットフォームを表している。」
レーム教授は、慢性疾患の増加、医療費の増加、アンメットメディカルニーズの増加に伴い、ポイントオブケアの診断やモニタリングの需要が急速に高まっていると述べている。
レーム教授は、「癌を早期に発見できる技術の開発に向けて、多大な研究努力が払われている。しかし、多くの医療機関が直面している主な課題は、安価で迅速、かつ正確な方法を見つけることだ。これらのナノマテリアルは、これらの課題を克服する方法を提供してくれるだろう」「従来の診断法の多くは、高価な生物学的キットを使用し、高度な機器に依存しているため、発展途上国など資源の乏しい環境での使用には限界がある」
「癌の早期診断は、より効果的な治療を行い、患者の予後を改善するために重要であり、癌を特異的かつ高感度に検出できる汎用性の高い診断プラットフォーム技術を開発することが重要である」と述べている。
写真:
機能性ポリマー粒子を作るために細胞工場を成長させるバイオリアクターの横で、博士候補のZennia Jean Gonzaga氏とBernd Rehm教授（Griffith Institute for Drug Discovery）。
[News release] [ACS Applied Materials and Interfaces abstract]
