Yıldız Technical University、マルマラ大学、イスタンブール大学・ジェラパシャ校の研究者は、3Dバイオプリンターを使用して製造した微細針を基盤とする治療用パッチを開発した。このパッチは、皮膚がんの中でも特に悪性度の高いメラノーマを治療するため、化学療法と光熱療法を単一のプラットフォームに組み合わせることを目的としている。
この研究は、3大学の共同参加により2022年に設立された健康バイオテクノロジー卓越・応用・共同研究センター（SABİOTEK）で実施され、トルコ科学技術研究会議（TÜBİTAK）およびトルコ保健研究機構（TÜSEB）の支援を受けた。プロジェクトを率いたのは、Yıldız Technical Universityの生物工学教授であり、SABİOTEK所長でもあるCem Bülent Üstündağ氏だった。
パッチはどのように機能するのか？
ハイドロゲル製の微細針は、その構造内に2種類の機能性物質を含む。治療用の化学療法薬として使用される5-フルオロウラシル（5-FU）は、標的領域へ直接送達し、その放出を制御することを目的として、針の先端に配置された。一方、システムの基部には、サイズがおよそ5～10ナノメートルのグラフェン量子ドットが含まれている。
グラフェン量子ドットに光を照射すると、光エネルギーが熱に変換される。このシステムは、局所的に温度を約42℃まで上昇させることを目指しており、これによりがん細胞の細胞プロセスを妨げ、プログラム細胞死の機構を誘発する可能性がある。また、熱によって微細針からの化学療法薬の放出を制御しやすくなる可能性もある。
実際には何が変わるのか？
基本的な考え方は、薬剤が血流を通じて到達することだけに依存するのではなく、腫瘍部位に治療を集中させることにある。研究チームは、体の他の部分に到達する薬剤量を減らせれば、化学療法に伴う全身性の副作用を抑えられる可能性があると考えている。ただし、この利点はなお検証を要する仮説であり、後の段階で証明する必要があるため、確立された臨床結果を示すものではない。
研究者らは微細針の製造に、アルギン酸ナトリウムとゼラチンを基盤とする生体材料を使用した。また、トルコで製造されたゼラチンと国際的な市販製品を比較し、類似した特性が示されたと述べた。その後の作業は国産ゼラチンを用いて継続された。
次の段階：前臨床試験
がん細胞を用いた実験室試験は完了しているが、前臨床段階に必要な動物実験はまだ開始されていない。動物実験に成功した場合、臨床研究へ移行できるが、研究チームはこれらを長期間かつ高コストの段階だと説明している。したがって、現在の結果は患者向けの治療が利用可能であることや、パッチが医療利用の準備を整えていることを示すものではない。
研究チームは、3D-Printed Microneedle Patch for the Treatment of Melanoma via Synergistic Chemotherapy and Photothermal Therapyという題名でこの技術を発表し、国際的なコンテストで金メダルとWIIPA特別賞を獲得したと述べた。また、2件の特許出願を行った。1件は微細針システムに関するもので、もう1件は、微細針が皮膚を貫通する能力、適用時に生じる力、標的とする皮膚層に到達する能力を測定する試験プラットフォームに関するものだった。
研究者らは将来的に、腫瘍を外科的に切除した後、患部に残ったがん細胞に対処するための補助的な局所治療として、このパッチを使用することを想定している。ただし、この提案された用途についても、前臨床試験および臨床試験を通じて有効性と安全性を証明する必要がある。