新潟大や慶大など、薬の振る舞いと効き目を体内で測る新技術を開発

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新潟大学は2017年8月10日、慶應義塾大学との合同研究で針状の「ダイヤモンド電極センサー」を用いた薬物モニターシステムを開発し、東京大学の研究チームと共に、生きた動物の脳や内耳でさまざまな薬の振る舞いとその作用をリアルタイム計測することに成功したと発表した。同技術は、副作用を抑えて効果を最大にする投薬法や、安全で有効な創薬の発展に寄与するとしている。

全ての臓器は、性質や役割が異なった細胞の小さなかたまりが集まってできており、病気の多くはその一部が悪くなることで起こる。口や注射により体内に入った薬が、標的とする細胞のかたまりに届いているか、また濃度と細胞の働きが時間とともに、どう移り変わるかを知ることは、薬の効果や副作用を調べる上で重要だが、細胞のかたまりは1mmに満たないものも多く、このような狭い空間では、これらの指標を今までの方法で測ることはできなかった。

今回開発した薬物モニターシステムは、先端のサイズが40µmの「針状ダイヤモンド電極センサー」と先端のサイズが1µmの「微小ガラス電極センサー」という2つのセンサーから成る。針状ダイヤモンド電極センサーは薬の濃度を測定し、微小ガラス電極センサーは細胞の電気信号を直接観察する。これら2つのセンサーを細胞のかたまりの近くに入れることにより、刻々と変わる薬の振る舞いと細胞の働きを、同時にリアルタイムでモニターすることに成功したという。

一般的に、電極センサーで水に溶けた物質を測る場合には、それぞれの物質にとって理想的な電圧条件を探すが、時に物質の反応(酸化還元反応)に加えて、水の反応(水の電気分解)も起こってしまう。カーボンなどの素材をセンサーに用いると、水の反応が大きすぎて薬の反応が隠れてしまうが、ダイヤモンドは水の反応が起こりにくく、また電極センサー自身が持つノイズについても非常に低い特徴がある。そのため、複雑な脳や内耳でも少ない量の薬を鋭敏に測れるという。

同システムは、さまざまな抗がん剤、抗うつ薬、抗生剤の計測にも使える可能性があり、工夫次第では心臓や腎臓などでも測定できる汎用性の高さがあるとしている。

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