ロンドンにあるがん研究所の専門家チームは、J5 MediJet™ 3Dプリンターを活用し、開発中の新規薬剤ががん細胞内で標的とするタンパク質を正確に再現した、世界初のモデルを作成しました。このモデルは、研究者がそのタンパク質に結合し、がん細胞を死滅させる薬剤化合物を設計する上で役立っています。
1988年からがん研究に尽力してきたエンジニアのクレイグ・カミングス氏は、ロンドンにあるがん研究所(ICR)およびその臨床パートナーであるロイヤル・マーズデンNHS財団トラストにおいて、研究・設計ワークショップマネージャーとして3Dプリントラボを運営している。
クレイグ氏は4人のチームを統率し、ストラタシス社の3Dプリンターを用いて、様々な医療器具、 ファントム、各種デバイスを製造しており、2000年からクレイグ氏と共に研究を行っている分析化学者のアミン・ミルザ氏らと協力し、ICRおよびロイヤル・マーズデンの癌研究と治療法開発を支援している。
ICRの主な焦点は、外科的および放射線学的アプローチを用いたがんの画像診断と切除に加え、生化学的レベルでがんを治療するための化学療法の開発にあります。ICRでの活動期間中、同研究所はこの目的に向けて著しい進歩を遂げてきました。 ICRは、新たながん治療法の発見において、世界で最も実績のある学術機関です。2005年以降だけでも、ICRの研究者たちは20種類以上の創薬候補物質を発見しており、そのうち11種類は臨床開発段階に進んでいます。また、ICRはロイヤル・マーズデン病院と共同で、臨床現場に革新をもたらした放射線治療の臨床試験を主導してきました。
ICRで発見された前立腺がん治療のブロックバスター薬であるアビラテロン(商品名:ザイティガ)は、製造元にとって年間25億ドル以上の世界的な売上を生み出している。 現在、クレイグとアミンは、3Dプリント技術を活用し、がん治療薬開発プログラムの標的となるタンパク質を生化学的レベルで可視化することで、創薬の限界を押し広げ続けています。
チームは、新型のJ5 MediJet 3Dプリンターを用いて、開発中の新規薬剤ががん細胞内で標的とするタンパク質を正確に再現した、世界初のモデルを作成しました。研究者たちはこのモデルを参考に、そのタンパク質に結合してがん細胞を死滅させる薬剤化合物を設計することができます。
「がん細胞内のタンパク質は硬直したものではありません」とアミン氏は説明します。「その構造は複雑で柔軟性があります。タンパク質内部に入り込むために、適切なサイズや形状、そして化学的性質を備えた化合物を設計することは、極めて困難です。 創薬において、私たちはタンパク質構造内の適切な隙間やポケットに収まり、その機能を阻害する薬剤の開発に取り組んでいます。」
従来のフィラメント方式のプリント技術では、クレイグ、アミン、そして彼らのチームは、「くっついた泡」のような、解像度の低い単純化された剛性モデルの作成にとどまっていました。
しかし、J5 MediJetの導入により、この3Dプリントワークショップでは、リボン構造、鎖、らせん構造を正確に再現し、極めて精細なタンパク質モデルを製作できるようになった。
「これらのタンパク質の動的な性質や、その内部にある隙間を理解するには、想像力をかなり飛躍させる必要があります」とアミンは言います。 「可視化は極めて重要です。そうすることで、がん研究者はこれらのポケットを標的とする化合物を設計し、タンパク質の機能を阻害して、がん細胞の増殖を阻止することができるからです。3Dモデリングにより、生体分子レベルで細胞内タンパク質やその周囲を観察することが可能になります。」
2021年、ICRは既存のStratasys Eden350プリンターに加え、解剖学モデル、ガイド、ツールを印刷するための新しいJ5 MediJetを導入した。
「最新の3Dプリント技術により、計算化学や生物学の分野で従来コンピュータ上で可視化していた細胞内タンパク質のイメージを、現実のものとして具現化できるようになりました」とクレイグ氏は述べています。「これらのモデルは、次世代のがん研究者たちを育成する一助となるでしょう。」
SYS SystemsはStratasysのプラチナパートナーであり、英国で唯一のStratasys専任サプライヤーです。Carfulan Groupの一員であるSYS Systemsは、3Dプリンティング分野の最前線に位置し、Stratasysの全製品ラインの供給、設置、サポートを行っています。 あらゆる規模の企業がより優れた製品をより効率的に製造できるよう支援し、同時にイノベーションの限界を押し広げるSYS Systemsは、ISO 9001:2015の認証に裏打ちされた、サービス重視のアプローチを提供しています。https://www.sys-uk.com/contact/
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