Research on gene therapy using ultrasound and nanobubbles

Abstract

超音波穿孔法(ソノポレーション)は電気穿孔法(エ レクトロポレーション)と比較して生体組織への侵襲の 少ない,安全な物理的な薬物送達システム(drug delivery system:DDS)である .時間的,空間的な制御に 優れ,超音波の照射部位は体外からミリメートル単位で 精密に制御することが可能である. 超音波照射によって,一時的に細胞膜を穿孔し,薬物 や遺伝子を細胞質内に送達する方法がソノポレーション である .その機序において音響キャビテーション現象 が重要な役割を担っていることが明らかになっている. 超音波を液体に向けて照射すると音圧により,音場では 周波数に同期して低圧と高圧状態が繰り返される.液体 の圧力が飽和蒸気圧以下となった瞬間に気体分子を核と して発泡する.低圧と高圧の繰り返しにより,気泡は膨 張収縮(オシレーション)しながら成長し,最終的には 破裂崩壊する.この一連の流れが音響キャビテーション である .気泡の崩壊時に発生する強い衝撃により,そ の周囲にはマイクロ液体ジェット流が生じる.これによ り細胞膜が穿孔され,薬物や遺伝子の細胞内送達が実現 される. バブル製剤をあらかじめ液体中に添加し,超音波照射 時のキャビテーション核として機能させることにより, その閾値を低下させ,ソノポレーションの効果を著しく 増強させることが可能である.これまで薬物や遺伝子送 達の試みに用いられてきたさまざまなバブル製剤は直径 1~ 1,000μmのマイクロバブルが主であった.近年で はそれよりもさらに小さい,直径 1~ 1,000nmのナノ バブルを用いた研究が進みつつある.マイクロバブルと 比較して,ナノバブルは生体組織のより深部に到達可能 で ,浮上速度がきわめて遅く,長期間の滞留性を示す 5) などの特徴をもつ. 超音波遺伝子導入法の実際