注射の回数が減り、針も細くなる――そんな夢のような薬物投与法が、もうすぐ現実になるかもしれません。マサチューセッツ工科大学（MIT）のエンジニアたちが、薬の小さな結晶を注射することで、皮下で薬剤が長期間安定して放出される「薬剤貯蔵庫（デポ）」を作り出す新しい技術を開発しました。これにより、避妊薬やヒト免疫不全ウイルス（HIV）感染症などの治療薬を、より少ない苦痛で、数ヶ月から数年にわたって届けられるようになるかもしれません。このアプローチは、より細い針とより少ない注射回数で、避妊薬やヒト免疫不全ウイルス感染症などの疾患治療薬の長期的な投与に新たな選択肢をもたらす可能性があります。
MITのエンジニアたちは、特定の薬剤をより少ない痛みで高用量投与する新しい方法を考案しました。それは、薬剤を微小な結晶の懸濁液として注射するというものです。皮下に注入されると、結晶は集合して数ヶ月から数年間持続する可能性のある薬剤の「デポ剤」を形成し、頻繁な薬剤注射の必要性をなくします。このアプローチは、長期作用型の避妊薬や、長期間にわたって投与する必要がある他の薬剤の送達に有用である可能性があります。薬剤は注射前に懸濁液中に分散されているため、患者にとってより許容しやすい細い針を通して投与することができます。
「私たちは、細い針を通して、非常によく制御された持続的な送達が、おそらく数ヶ月、さらには数年間可能であることを示しました」と、MITの機械工学准教授であり、ブリガム・アンド・ウィメンズ病院（BWH: Brigham and Women’s Hospital）の消化器専門医、ブロード研究所のアソシエイトメンバーであり、この研究のシニアオーサーであるジョバンニ・トラバーソ博士（Giovanni Traverso, PhD）は述べています。トラバーソ博士は、ジョンズ・ホプキンス大学のバート・フォーゲルシュタイン教授（Bert Vogelstein）の研究室で、大腸がんの非侵襲的検出のための新規技術に関する博士論文を完成させました。
2025年3月24日に科学雑誌「Nature Chemical Engineering」に掲載されたこの論文の筆頭著者は、元MITおよびBWHのポスドクで、現在はスタンフォード大学機械工学の助教であるビビアン・フェイグ氏（Vivian Feig）、MITの大学院生であるサンヒョン・パク氏（Sanghyun Park）、そしてトラバーソ研究室の元客員研究員であるピエール・リヴァーノ氏（Pier Rivano）です。このオープンアクセスの論文タイトルは「Self-Aggregating Long-Acting Injectable Microcrystals（自己集合性長期作用型注射用マイクロクリスタル）」です。
より容易な注射
このプロジェクトは、特に開発途上国における避妊法の選択肢を拡大するためにゲイツ財団から資金提供を受けた取り組みの一環として始まりました。
「包括的な目標は、女性が投与しやすく、開発途上国での使用と互換性があり、作用持続期間がさまざまな多くの異なる形式の避妊法にアクセスできるようにすることです」とフェイグ氏は言います。「私たちの特定のプロジェクトでは、長期作用型インプラントの利点と、自己投与可能な注射剤の容易さを組み合わせることに興味がありました。」
米国やその他の国々では、市販の注射用懸濁液がありますが、これらの薬剤は注射後に組織全体に分散するため、約3ヶ月しか効果がありません。皮下に長持ちするデポ剤を形成できる他の注射用製品も開発されていますが、これらは通常、溶液重量の23～98パーセントを占める可能性のある沈殿ポリマーの添加を必要とし、薬剤の注射をより困難にする可能性があります。
MITとBWHのチームは、細いゲージの針を通して注射でき、少なくとも6ヶ月から最大2年間持続する製剤を作成したいと考えました。彼らは、結晶を形成できる疎水性分子であるレボノルゲストレルという避妊薬に取り組み始めました。チームは、これらの結晶を特定の有機溶媒に懸濁させると、注射後に結晶が集合して非常にコンパクトなインプラントを形成することを発見しました。このデポ剤は大量のポリマーを必要とせずに形成できるため、薬剤製剤は依然として細いゲージの針を通して容易に注射することができました。
溶媒である安息香酸ベンジルは生体適合性があり、以前から注射用薬剤の添加剤として使用されてきました。チームは、この溶媒の生体液との混合能力が低いことが、固体薬剤結晶が注射後に皮下で自己集合してデポ剤を形成することを可能にすることを発見しました。
「この溶媒は、液体を細い針を通して注射できるため重要ですが、一旦所定の位置に達すると、結晶が自己集合して薬剤デポを形成します」とトラバーソ博士は言います。
デポ剤の密度を変えることで、研究者たちは薬剤分子が体内に放出される速度を調整することができます。この研究では、研究者たちはポリカプロラクトンなどの生分解性ポリエステルのようなポリマーを少量加えることで密度を変えることができることを示しました。
「重量で1.6パーセント未満というごく少量のポリマーを組み込むことで、注射可能性を維持しながら薬剤放出速度を調節し、その持続期間を延長することができます。これは私たちのシステムの調整可能性を示しており、より広範な避妊ニーズに対応するだけでなく、他の治療用途に合わせた投与レジメンにも対応できるように設計できます」とパク氏は言います。
安定した薬剤デポ剤
研究者たちは、ラットに薬剤溶液を皮下注射することでこのアプローチを試験し、薬剤デポ剤が安定した状態を保ち、3ヶ月間にわたって薬剤を徐々に放出できることを示しました。3ヶ月の研究終了後、薬剤の約85パーセントがデポ剤内に残っており、これははるかに長期間にわたって薬剤を放出し続ける可能性があることを示唆しています。
「前臨床データの事後分析に基づき、デポ剤は1年以上持続すると予想しています。この最初の概念実証を超えてその有効性をさらに検証するための追跡研究が進行中です」とパク氏は言います。
薬剤デポ剤が形成されると、それらは十分にコンパクトであるため回収可能であり、薬剤が完全に放出される前に治療を中止する必要がある場合には外科的除去が可能です。
このアプローチは、精神神経疾患やHIV、結核の治療薬の送達にも応用できる可能性があると研究者たちは述べています。彼らは現在、より臨床的に関連性の高い皮膚環境での自己集合を評価するための高度な前臨床研究を実施することにより、ヒトへのトランスレーションの評価に向けて進んでいます。「これは基本的に溶媒、薬剤、そして少量の生体吸収性ポリマーを加えることができるという点で非常にシンプルなシステムです。現在、どの適応症を追求するかを検討しています。それは避妊でしょうか？それとも他のものでしょうか？これらは、ヒトへのトランスレーションに向けた次のステップの一環として私たちが検討し始めていることの一部です」とトラバーソ博士は言います。
この投稿は、MIT Newsのアン・トラフトン氏（Anne Trafton）によって書かれたリリースに基づいています。関連ビデオを閲覧するには、ニュースリリースをご覧ください。
写真；ジョバンニ・トラバーソ博士（Giovanni Traverso, PhD）
