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【発明の名称】 治療用ナノマシンおよび薬物送達システム
【発明者】 【氏名】橋本 武
【住所又は居所】東京都渋谷区幡ヶ谷２丁目４３番２号 オリンパス株式会社内
【要約】 【課題】より安全に、かつ確実に治療用ナノマシンを標的細胞や組織に送達すること。

【解決手段】薬物１１を内包する薬物キャリア部１２を有し、この薬物キャリア部１２の開口部１２ａに薬物１１をガン細胞４１に投与可能に開閉する扉部１３を設け、この扉部１３にガン特異タンパク４０を検知する分子プローブ１４を付与させて、治療用ナノマシン１０を構成し、この治療用ナノマシン１０を内視鏡や注射器を用いて直接患者の体内の疾患患部近郊に注入するＤＤＳを構築する。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
体内の所定部位に治療用の薬物を投与する治療用ナノマシンにおいて、
前記薬物を保持する薬物キャリア部と、
前記薬物キャリア部に付与され、前記所定部位の特異タンパクを検知するタンパク検知部と、
を備え、前記タンパク検知部による前記特異タンパクの検知に基づき、前記薬物を前記所定部位に投与することを特徴とする治療用ナノマシン。
【請求項２】
前記薬物キャリア部に設けられ、前記薬物を前記所定部位に投与可能に開閉する扉部を、
さらに備え、前記タンパク検知部による前記特異タンパクの検知に基づき、前記扉部が開いて、前記薬物を前記所定部位に投与することを特徴とする請求項１に記載の治療用ナノマシン。
【請求項３】
前記薬物の前記所定部位への投与を発光によって報知する投与報知部を、
さらに備えることを特徴とする請求項１または２に記載の治療用ナノマシン。
【請求項４】
前記タンパク検知部による前記特異タンパクの検知に基づき、前記薬物キャリア部が弾けて前記薬物を前記所定部位に投与することを特徴とする請求項１に記載の治療用ナノマシン。
【請求項５】
前記タンパク検知部を、前記薬物キャリア部に対して局所的に付与することを特徴とする請求項２〜４のいずれか一つに記載の治療用ナノマシン。
【請求項６】
前記薬物を保持する薬物キャリア部と、
前記薬物キャリア部に付与され、体内の所定部位の特異タンパクを検知するタンパク検知部と、
を有し、前記タンパク検知部による前記特異タンパクの検知に基づき、前記薬物を前記所定部位に投与する治療用ナノマシンと、
前記治療用ナノマシンを保持する保持部と、
前記保持部に保持された前記治療用ナノマシンを外部に噴出する噴出部と、
を有し、前記体内の所定部位に送達すると、前記噴出部によって前記治療用ナノマシンを外部に噴出する母機と、
を備えることを特徴とする薬物送達システム。
【請求項７】
前記治療用ナノマシンは、
前記薬物キャリア部に設けられ、前記薬物を前記所定部位に投与可能に開閉する扉部と、
前記薬物の前記所定部位への投与を発光によって報知する投与報知部と、
をさらに有し、前記タンパク検知部による前記特異タンパクの検知に基づき、前記扉部が開いて、前記薬物を前記所定部位に投与し、
前記母機は、
前記投与報知部による発光を検出する光検出部を、
有することを特徴とする請求項６に記載の薬物送達システム。
【請求項８】
前記母機は、
前記体内を照明する照明手段と、
前記照明手段で照明された前記体内の画像情報を取得する撮像手段と、
前記撮像手段で取得された画像情報から前記所定部位を認識する認識手段と、
をさらに備えることを特徴とする請求項６または７に記載の薬物送達システム。
【請求項９】
前記母機は、
自機の位置を検出する位置検出手段と、
前記位置検出手段で検出された自機の位置を保持する保持手段と、
をさらに備えることを特徴とする請求項６〜８のいずれか一つに記載の薬物送達システム。
【請求項１０】
前記母機は、
外部からの電力供給を受ける受電手段を、
さらに備えることを特徴とする請求項６〜９のいずれか一つに記載の薬物送達システム。
【請求項１１】
体内の所定部位に治療用のＤＮＡコンピュータを供給する治療用ナノマシンにおいて、
前記ＤＮＡコンピュータを保持するとともに、前記所定部位への取り込み可能なリポソームを、
備え、前記リポソームが前記所定部位内に取り込まれ、前記所定部位の細胞内に遺伝子を供給することを特徴とする治療用ナノマシン。
【請求項１２】
前記ＤＮＡコンピュータを保持するとともに、前記所定部位への取り込み可能なリポソームを、
有し、前記リポソームが前記所定部位内に取り込まれ、前記所定部位の細胞内にＤＮＡコンピュータを供給する治療用ナノマシンと、
前記治療用ナノマシンを保持する保持部と、
前記保持部に保持された前記治療用ナノマシンを外部に噴出する噴出部と、
を有し、前記体内の所定部位に送達すると、前記噴出部によって前記治療用ナノマシンを外部に噴出する母機と、
を備えることを特徴とする薬物送達システム。
【発明の詳細な説明】【技術分野】
【０００１】
本発明は、体内の所定部位、たとえばガンなどの各種疾患患部の細胞に治療用の薬物を投与する治療用ナノマシンおよびこの治療用ナノマシンを送達する薬物送達システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、体内に発生したガンなどの疾患患部の細胞（以下、「標的細胞」という）や組織を認識し、直接、かつ極所的に薬剤や遺伝子を患部に送り込むための治療用のドラッグデリバリーシステム（薬物送達システム、以下「ＤＤＳ」という）が開発、実用化へと展開しつつある。このＤＤＳでは、たとえば脂質を主成分とする人工の膜で、カプセル形状の構造を持つリポソースを用いるものがある。すなわち、このＤＤＳでは、リポソームに薬剤を内包し、患者の体内に内視鏡や注射器を用いて直接注入することにより、薬剤の効果を持続させたり、特定の器官にだけ薬剤の効果をもたらすことを可能にしようとするものであった。
【０００３】
【特許文献１】国際公開第９７／１６１７１号パンフレット
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、このようなリポソームを利用するＤＤＳでは、リポソーム内の薬剤を特定の標的細胞まで運ぶための送達効率が低いという問題があった。また、特許文献１に示すように、細胞感染能を有するウイルスと、薬物を封入したリポソームとを融合して、リポソーム内の薬剤を特定の細胞まで運ぶものもあるが、ウイルスを利用するため、人体への安全性に問題が生じる場合があった。
【０００５】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであって、より安全に、かつ確実に治療用の薬剤等を標的細胞や組織に送達することができる治療用ナノマシンおよび薬物送達システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる治療用ナノマシンは、体内の所定部位に治療用の薬物を投与する治療用ナノマシンにおいて、前記薬物を保持する薬物キャリア部と、前記薬物キャリア部に付与され、前記所定部位の特異タンパクを検知するタンパク検知部と、を備え、前記タンパク検知部による前記特異タンパクの検知に基づき、前記薬物を前記所定部位に投与することを特徴とする。
【０００７】
また、請求項２の発明にかかる治療用ナノマシンは、上記発明において、前記薬物キャリア部に設けられ、前記薬物を前記所定部位に投与可能に開閉する扉部を、さらに備え、前記タンパク検知部による前記特異タンパクの検知に基づき、前記扉部が開いて、前記薬物を前記所定部位に投与することを特徴とする。
【０００８】
また、請求項３の発明にかかる治療用ナノマシンは、上記発明において、前記薬物の前記所定部位への投与を発光によって報知する投与報知部を、さらに備えることを特徴とする。
【０００９】
また、請求項４の発明にかかる治療用ナノマシンは、上記発明において、前記タンパク検知部による前記特異タンパクの検知に基づき、前記薬物キャリア部が弾けて前記薬物を前記所定部位に投与することを特徴とする。
【００１０】
また、請求項５の発明にかかる治療用ナノマシンは、上記発明において、前記タンパク検知部を、前記薬物キャリア部に対して局所的に付与することを特徴とする。
【００１１】
また、請求項６の発明にかかる薬物送達システムは、前記薬物を保持する薬物キャリア部と、前記薬物キャリア部に付与され、体内の所定部位の特異タンパクを検知するタンパク検知部と、を有し、前記タンパク検知部による前記特異タンパクの検知に基づき、前記薬物を前記所定部位に投与する治療用ナノマシンと、前記治療用ナノマシンを保持する保持部と、前記保持部に保持された前記治療用ナノマシンを外部に噴出する噴出部と、を有し、前記体内の所定部位に送達すると、前記噴出部によって前記治療用ナノマシンを外部に噴出する母機と、を備えることを特徴とする。
【００１２】
また、請求項７の発明にかかる薬物送達システムは、上記発明において、前記治療用ナノマシンは、前記薬物キャリア部に設けられ、前記薬物を前記所定部位に投与可能に開閉する扉部と、前記薬物の前記所定部位への投与を発光によって報知する投与報知部と、をさらに有し、前記タンパク検知部による前記特異タンパクの検知に基づき、前記扉部が開いて、前記薬物を前記所定部位に投与し、前記母機は、前記投与報知部による発光を検出する光検出部を、有することを特徴とする。
【００１３】
また、請求項８の発明にかかる薬物送達システムは、上記発明において、前記母機は、前記体内を照明する照明手段と、前記照明手段で照明された前記体内の画像情報を取得する撮像手段と、前記撮像手段で取得された画像情報から前記所定部位を認識する認識手段と、をさらに備えることを特徴とする。
【００１４】
また、請求項９の発明にかかる薬物送達システムは、上記発明において、前記母機は、自機の位置を検出する位置検出手段と、前記位置検出手段で検出された自機の位置を保持する保持手段と、をさらに備えることを特徴とする。
【００１５】
また、請求項１０の発明にかかる薬物送達システムは、上記発明において、前記母機は、外部からの電力供給を受ける受電手段を、さらに備えることを特徴とする。
【００１６】
また、請求項１１の発明にかかる治療用ナノマシンは、体内の所定部位に治療用のＤＮＡコンピュータを供給する治療用ナノマシンにおいて、前記ＤＮＡコンピュータを保持するとともに、前記所定部位への取り込み可能なリポソームを、備え、前記リポソームが前記所定部位内に取り込まれ、前記所定部位の細胞内に遺伝子を供給することを特徴とする。
【００１７】
また、請求項１２の発明にかかる薬物送達システムは、前記ＤＮＡコンピュータを保持するとともに、前記所定部位への取り込み可能なリポソームを、有し、前記リポソームが前記所定部位内に取り込まれ、前記所定部位の細胞内にＤＮＡコンピュータを供給する治療用ナノマシンと、前記治療用ナノマシンを保持する保持部と、前記保持部に保持された前記治療用ナノマシンを外部に噴出する噴出部と、を有し、前記体内の所定部位に送達すると、前記噴出部によって前記治療用ナノマシンを外部に噴出する母機と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明にかかる治療用ナノマシンは、薬物を保持する薬物キャリア部に、所定部位の特異タンパクを検知するタンパク検知部を付与し、このタンパク検知部が特異タンパクと結合することで、特異タンパクを検知し、この検知に基づいて薬物を所定部位に投与可能にすることで、より安全に、かつ確実に治療用の薬剤等を標的細胞や組織に送達することができるという効果を奏する。
【００１９】
本発明にかかる薬物送達システムは、タンパク検知部が付与された薬物キャリア部を保持部に保持し、所定部位の近隣でこのタンパク検知部を噴出部によって外部である体内に噴出することで、タンパク検知部による特異タンパクの検知を行い、この検知に基づいて薬物を所定部位に投与可能にすることで、より安全に、かつ確実に治療用の薬剤等を標的細胞や組織に送達することができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下に、本発明にかかる治療用ナノマシンおよび薬物送達システムの実施の形態を図１〜図１１の図面に基づいて詳細に説明する。なお、本発明は、これらの実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更実施の形態が可能である。
【００２１】
（実施の形態１）
図１は、本発明にかかる治療用ナノマシンの実施の形態１の構成を模式的に示す斜視図であり、図２は、図１に示した治療用ナノマシンとガン細胞の側断面を示す断面図である。これら図において、この治療用ナノマシン１０は、内部に薬物１１を内包する薬物キャリア部１２と、薬物キャリア部１２の内外の貫通を可能にするように設けられた扉部１３と、薬物キャリア部１２の外表面に付与されるタンパク検知部としての分子プローブ１４とを備え、リポソーム複合体を構成している。ここで、薬物には、たとえば一般名がイマチニブ、トラスツズマブ、リツキシマブやゲフィチニブなどがある。また、薬物キャリア部１２は、たとえばカーボンナノホーンからなる略球形に形成されており、この薬物キャリア部１２の開口部１２ａには、たとえば同一材料からなる扉部１３が開閉可能に設けられている。この薬物キャリア部１２および扉部１３は、炭素原子がハニカム状に繋がったシートから構成されている。なお、このシートのハニカムの径は、薬物１１の分子が通り抜けられない程度の大きさに形成されている。また、薬物キャリア部１２の開口部１２ａは、内部の薬物１１が外部に出て行くのに十分な大きさを有している。
【００２２】
分子プローブ１４は、各扉部１３の表面に付与されて設けられているタンパクである。ところで、遺伝子改変に伴うタンパクの構造変化は、全てのガンに関連しており、この変化は正常細胞に比べ、ガン細胞において特異的に起こることがわかっている。この実施の形態では、この構造変化したタンパクをガン特異タンパク（特許請求の範囲の特異タンパク）４０といい、大腸がんでは、たとえばＣＡ１９−９やＣＥＡがこれに当たる。分子プローブ１４は、このガン特異タンパク４０と結合するタンパクであり、各扉部１３の外表面にそれぞれ設けられている。したがって、分子プローブ１４とガン特異タンパク４０が結合すると、結合のしかたによって、２つのタンパクの形が変わる。この形が変わるということは、おされてつぶれて、ひしげることとなり、このひしげによって扉部１３に応力が発生して、開口することとなり、薬物キャリア部１２内の薬物１１が標的細胞としてのガン細胞に投与されることとなる。
【００２３】
なお、扉部１３に発生する応力を大きくするために、たとえば薬物キャリア部１２に対して、扉部１３に分子プローブ１４を局所的に付与することも可能である。また、図１では、薬物キャリア部１２に複数の扉部を設けたが、本発明はこれに限らず、１つの扉部を設けるように構成しても良く、この扉部は、カーボン以外の材料で構成することも可能である。
【００２４】
このように、この実施の形態では、薬物を内包するリポソームを有し、このリポソームの開口部に薬物をガン細胞に投与可能に開閉する扉部を設け、さらにこの扉部にガン特異タンパクを検知する分子プローブを付与させて、たとえば従来と同様に、この治療用ナノマシンを図示しない内視鏡や注射器を用いて直接患者の体内の疾患患部近郊に注入するＤＤＳを構築するので、分子プローブがガン特異タンパクと結合することで扉部が開いて、リポソーム内部の薬物が標的細胞や組織に局所的に投与され、より安全に、かつ確実にリポソームを標的細胞や組織に送達でき、薬物を患部に的確に投与することができる。また、分子プローブがガン特異タンパクを捕らえられない場合、すなわちガン細胞がない場合には、扉部は閉状態のままなので、薬物はリポソームに内包された状態で、たとえば体内の新陳代謝や体の機能で外部に自動的に排出され、これにより過剰な治療がなされることなく、さらに安全に、かつ確実に患部の治療を行うことができる。
【００２５】
すなわち、この実施の形態では、治療用ナノマシンが患部であるガン細胞のみを的確に検知して、薬物を局所的に投与し、ガン細胞がない場合には、治療用ナノマシンはそのまま排出されるので、副作用などが発生する過剰な治療を行うことなく、的確に患部の治療を行うことが可能となる。
【００２６】
なお、リポソームは、上述したカーボンナノホーンに限らず、たとえば脂質人工膜の一種であるリポソーム等でも構成することも可能である。この例では、分子プローブがガン特異タンパクを捕らえた時に発生する応力で、この人工膜が破裂してリポソーム内の薬物がガン細胞に投与されるように構成することも可能である。この場合にも、上記実施の形態と同様の効果を奏することができる。
【００２７】
また、この実施の形態では、２つの種類のタンパクの変化をｉｎ−ｖｉｖｏで直接イメージングすることも可能である。たとえば近赤外光の蛍光色素ＣＦＰ１６は、波長４３３ｎｍの光が入射すると、４７５ｎｍの自発光を出力するが、図３に示すように、近隣に蛍光色素ＹＦＰ１５が存在する場合には、ＹＦＰ１５側から５２７ｎｍの光が出射される現象、いわゆるＦＲＥＴ（Ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅ Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ Ｅｎｅｒｇｙ Ｔｒａｎｓｆｅｒ）が起こる。そこで、この実施の形態では、投与報知部としての蛍光色素ＹＦＰ１５とＣＦＰ１６を、図４の断面に示すように、扉部１３と薬物キャリア部１２に別々に取り付けて構成する。
【００２８】
ここで、上述したごとく扉部１３が図４の矢印方向に開いて、蛍光色素ＹＦＰ１５とＣＦＰ１６とが近づき、かつ外部から蛍光色素ＣＦＰ１６に波長４３３ｎｍの光を入射させると、近隣の蛍光色素ＹＦＰ１５からは５２７ｎｍの自発光が出射されることとなる。なお、この発明では、上記蛍光色素に限らず、たとえば緑色蛍光タンパク（ＧＦＰ）や量子ドットなどを蛍光プローブとして用いることも可能である。
【００２９】
このように、この実施の形態において、これら蛍光プローブによるｉｎ−ｖｉｖｏ観察は、上述した特異タンパクや放射線機器などと異なる直接イメージングのため、早期ガンでの僅かな変化を捕らえ易いという効果がある。
【００３０】
（実施の形態２）
実施の形態１では、内視鏡や注射器によって治療用ナノマシンをガン細胞の近郊に送達するＤＤＳについて説明したが、疾患患部の位置によっては、一般の内視鏡や注射器では治療用ナノマシンを送達できない場合がある。そこで、この実施の形態では、飲み込み型のカプセル型内視鏡を用いて薬物を標的細胞に送達するＤＤＳを以下に説明する。なお、以下の図において、実施の形態１と同様の構成部分に関しては、同一符号を付記するものとする。
【００３１】
図５は、実施の形態２にかかるカプセル型内視鏡を用いた無線型体内情報取得システムの概念を示すシステム概念図である。図５において、このカプセル型内視鏡システムは、患者１の体腔内に導入される母機としての飲み込み型のカプセル型内視鏡２と、患者１の外部に配置されて、カプセル型内視鏡２との間で各種の情報を無線通信する体外装置である通信装置３とを備えている。また、無線型体内情報取得システムは、通信装置３が受信したデータに基づいて画像表示を行う表示装置４と、通信装置３と表示装置４間でデータの入出力を行う携帯型記録媒体５とを備えている。通信装置３は、患者１に着用されるとともに、図示しない複数の受信用アンテナを有する受信用衣類（たとえば受信ジャケット）３１と、受信された無線信号の信号処理などを行う外部装置３２とを備える。
【００３２】
図６は、カプセル型内視鏡２の内部構成を示す側断面図である。このカプセル型内視鏡２は、特開２００３−３８４２４公報の図３に記載されたカプセル型内視鏡を応用するもので、円筒状で両端を閉塞したカプセル枠体１７を有し、このカプセル枠体１７の一方の先端側に透明で半球状の透明部材１８で覆ってドーム上に構成し、その内側にＬＥＤ２０、撮像用対物レンズ３３、ＣＭＯＳイメージャ２２、送信アンテナ部２５、超小型フォトディテクタ（以下、「ＰＤ」という）２７、位置センサ２９、受電器３４、回路部３５を備える。また、このカプセル枠体１７の他方の先端側は、噴出部としての半球状のメッシュ部材１９で覆い、その内部に実施の形態１と同様の治療用ナノマシン１０を内包した保持部としてのマイクロカプセル３６が充填している。このマイクロカプセル３６の径は、メッシュ部材１９のメッシュ（網）のサイズより大きく設定されており、マイクロカプセル３６は、たとえば外部から超音波を照射することにより、破壊されて内部の治療用ナノマシン１０がメッシュ部材１９のメッシュを通過して外部に放出される構成になっている。
【００３３】
また、カプセル型内視鏡２は、図７のブロック図に示すように、たとえば患者１の体腔内の患部部位を照射するための照明手段としての発光素子（ＬＥＤ）２０およびＬＥＤ２０の駆動状態を制御するＬＥＤ駆動回路２１と、ＬＥＤ２０によって照射された領域からの反射光である体腔内の画像（体内情報）を撮像する撮像手段としてのＣＭＯＳイメージャ２２およびＣＭＯＳイメージャ２２の駆動状態を制御するＣＭＯＳ駆動回路２３と、無線送信手段としてこの撮像された画像信号をＲＦ信号に変調するＲＦ送信ユニット２４およびＲＦ送信ユニット２４から出力されたＲＦ信号を無線送信する送信アンテナ部２５とを備えている。なお、ＬＥＤ２０は、波長４３３ｎｍを含む光を患部部位に照射している。
【００３４】
また、カプセル型内視鏡２は、これらＬＥＤ駆動回路２１、ＣＭＯＳ駆動回路２３およびＲＦ送信ユニット２４の動作を制御するシステムコントロール回路３０を備えることにより、このカプセル型内視鏡２が患者１内に導入されている間、ＬＥＤ２０によって照射された患部部位の画像データをＣＭＯＳイメージャ２２によって取得するように動作している。この取得された画像データは、さらにＲＦ送信ユニット２４によってＲＦ信号に変換され、送信アンテナ部２５を介して患者１の外部に送信されている。
【００３５】
また、カプセル型内視鏡２は、ＣＭＯＳイメージャ２２からの画像データを画像処理する認識手段としての画像処理回路２６と、ＰＤ２７で受光した光から、たとえば波長５２７ｎｍの光を検出する光検出部としての分光器２８と、カプセル型内視鏡２の位置を検出する位置検出手段としての位置センサ２９とを備えている。また、システムコントロール回路３０は、画像処理回路２６で処理された画像データが入力すると、たとえば画像データの陰影などの情報から患部部位の認識およびその患部部位の位置を特定する認識手段としての機能を有する。システムコントロール回路３０は、分光器２８が波長５２７ｎｍの光を検出すると、薬物の投与および観察部位が患部部位である旨の判断を行い、患部部位の位置の特定を行う。
【００３６】
また、システムコントロール回路３０は、位置センサ２９で検出された位置情報に基づいて、カプセル型内視鏡２の姿勢制御や位置を保持制御している。このカプセル型内視鏡２の位置を保持する保持手段としての機能は、たとえば特開平５−２１２０９３号公報に記載されている自動走行カプセル装置を応用することができる。すなわち、カプセル型内視鏡２は、特開平５−２１２０９３号公報の図１を参照すると、複数の走行用脚からなる前進走行用脚と後進走行用脚を設け、前進走行用脚は、前進に、また後進走行用脚は、後進に行動するため設けられている。この前進走行用脚および後進走行用脚は、下部にあるバイモルフ振動子に密着し、このバイモルフ振動子の振動によって前進走行用脚および後進走行用脚を動かして前後動するように構成することができる。これにより、カプセル型内視鏡２は、姿勢や位置を所定状態に保持することが可能となる。
【００３７】
さらに、カプセル型内視鏡２は、外部の電力供給装置からの電力供給を受ける受電手段としての受電器３４を備え、受電器３４は、システムコントロール回路３０への電力供給を可能にしている。システムコントロール回路３０は、各駆動回路２１，２３やＲＦ送信ユニット２４に電力供給を行っている。これにより、カプセル型内視鏡２は、内部に電池を持つ必要がなくなり、電池切れなどで諸機能が停止することを防ぐことができる。なお、回路部３５は、ＬＥＤ駆動回路２１、ＣＭＯＳ駆動回路２３、ＲＦ送信ユニット２４、画像処理回路２６および分光器２８とから構成されている。
【００３８】
このような構成において、母機であるカプセル型内視鏡２は、図８に示すように、患者の体内に飲み込まれて、所定部位である患部部位（ポリープ）Ａの近郊に送達されると、ＣＭＯＳイメージャ２２によって撮像を行い、このＣＭＯＳイメージャ２２からの画像データを画像処理回路２６で画像処理した後に、システムコントロール回路３０に出力される。システムコントロール回路３０は、入力する画像データからポリープＡの認識と位置の特定を行い、認識がなされると、そのポリープＡの認識がなされた旨をＲＦ送信ユニット２４から外部の外部装置３２に無線送信させる。これにより、外部から超音波を照射することによるマイクロカプセル３６の破壊が行われ、内部の治療用ナノマシン１０がメッシュ部材１９のメッシュを通過して体内に放出される。
【００３９】
次に、治療用ナノマシン１０の表面に設けられた分子プローブ１４がガン特異タンパク４０と結合すると、扉部１３が開いて、薬物キャリア部１２内部の薬物１１が標的細胞や組織に局所的に投与される。この扉部１３が開く際に、カプセル型内視鏡２からは波長４３３ｎｍの光が治療用ナノマシン１０およびポリープＡを照射しており、治療用ナノマシン１０の表面に設けられた蛍光色素ＹＦＰ１５とＣＦＰ１６とが近づくと、ＹＦＰ１５側からは５２７ｎｍの光が出射される。カプセル型内視鏡２では、この光をＰＤ２７で受光し、分光器２８において、分光した５２７ｎｍの光の検出をシステムコントロール回路３０に報知することで、薬物１１の投与を認識することが可能となる。
【００４０】
なお、これら一連の動作の際に、カプセル型内視鏡２は、上述した自動走行機能を働かせて、ポリープＡの近郊に留まって薬物１１の投与を確認し、確認後に、薬物１１の投与がなされた旨をＲＦ送信ユニット２４から外部の外部装置３２に無線送信させる。
【００４１】
このように、この実施の形態では、カプセル型内視鏡によって治療用ナノマシンを患部部位近郊まで送達し、患部部位を確認した後に治療用ナノマシンを放出し、治療用ナノマシンに内包された薬物を標的細胞や組織に投与するので、一般の内視鏡や注射器では治療用ナノマシンを送達できない場合でも、さらに安全に、かつ確実に患部の治療を行うことができる。
【００４２】
なお、この実施の形態では、外部から超音波を照射によって、カプセル型内視鏡内から治療用ナノマシン１０を体内に放出するように構成したが、本発明はこれに限らず、たとえば特開２００２−１８６６７２号公報に示す発明を応用することも可能である。この場合には、カプセル型内視鏡内のバルーンに治療用ナノマシンを収容し、患部部位を確認した後に、システムコントロール回路の制御によってバルーンを収縮させて治療用ナノマシンを体内に放出するように構成すれば、上記実施の形態と同様の効果を奏するとともに、外部から制御を行うことなく、カプセル型内視鏡の判断によって治療用ナノマシンを放出することが可能となり、さらに操作性を向上させることができる。
【００４３】
（実施の形態３）
実施の形態１および２では、ガン特異タンパクと分子プローブによりガン細胞のみを検知するしくみを提案したが、本実施の形態では、ＤＮＡコンピュータによりガン細胞のみを検知し、薬剤を投与する別の形態を提案する。
【００４４】
図９は、実施の形態３にかかる治療用ナノマシンとガン細胞の関係をを示す図である。この実施の形態では、治療用ナノマシン１０は、たとえば薬物キャリア１２としての脂質人工膜の一種で構成される薬物キャリア部１２と、たとえば微生物によって作り出される機能性脂質（多くは界面活性剤としての機能を持つ）バイオサーファクタント４２と、ガン細胞の検知と治療を行うためのＤＮＡコンピュータ４３とを備えている。バイオサーファクタント４２は、たとえば酵母菌が作り出す機能性脂質を含んでおり、従来のリポソームに単体を用いる場合に比べて、代表的な哺乳類の培養細胞への遺伝子導入効率を５０〜７０倍にも引き上げることができる。このバイオサーファクタント４２は、使用濃度では細胞に対する毒性がなく、また酵母菌の発光により植物油脂などから大量に生産できるなど実用性に優れている。
【００４５】
ＤＮＡコンピュータ４３は、図９に示すように、バイオサーファクタント４２に保持された状態で、標的細胞Ｂ内に取り込まれ、所定の認識、治療が行われる。
【００４６】
次に、このＤＮＡコンピュータ４３による細胞内での認識・治療のプロセスとそのアルゴリズムを、図１０及び図１１の図面に基づいて説明する。図１０は、実施の形態３にかかるガン認識・治療のプロセスの一例を示す図であり、図１１は、実施の形態３にかかるガン認識・治療のアルゴリズムの一例を示す図である。まず、図１０において、ＤＮＡコンピュータ４３の認識プロセスは、入力モジュール４５と、計算モジュール４６と、出力モジュール４７とから構成されている。ｍＲＮＡによってＤＮＡの塩基が転写され、それがタンパク質に置き換えられ、その中に疾病関連因子、たとえば大腸ガンの場合、ＰＰＡＰ２Ｂ、ＧＳＴＰ１、ＰＩＭ１、ＨＰＮの各疾病関連因子の存在を、入力モジュール４５で確認している。この疾病関連因子の存在が確認されると、計算モジュールにおいて、各疾病関連因子の発現状態を計算する。そして、最後に出力モジュールにおいて、薬物を投与して疾病の原因である因子を治療する。すなわち大腸ガンの場合にはｍＲＮＡにくっついて、ＭＤＭ２タンパクの合成を阻害する。
【００４７】
上記のプロセスをさらに具体的にアルゴリズムとして説明したのが図１１である。図１１は、上述した疾病関連因子、たとえば大腸ガンの場合、ＰＰＡＰ２Ｂ、ＧＳＴＰ１、ＰＩＭ１、ＨＰＮをそれぞれ含んでいるかどうか判断（認識）しており（ステップ１０１〜１０４）、これら全ての疾病関連因子を含んでいる場合には（ステップ１０５）、薬物の放出（治療）を行う（ステップ１０６）。
【００４８】
また、これら全ての疾病関連因子を含んでいない場合には（ステップ１０７）、既に放出された薬物を逆に阻害する薬物を放出することで（ステップ１０８）、患部部位の過剰な治療を防止している。
【００４９】
このように、この実施の形態で用いたＤＮＡコンピュータにおいては、患部部位と認識した場合に薬物を放出する機構に加え、患部部位でないと判断した場合には、この薬物の効き目を逆に抑える機構の両者を設けて、認識・治療の精度を高めており、このように構成することで、疾患患部の過剰な治療と疾患患部の見落としを防止することが可能となる。
【００５０】
なお、この実施の形態にかかる治療用ナノマシンも、図６に示したカプセル型内視鏡２に保持させて、患部部位近郊まで送達し、送達後に、この保持された治療用ナノマシンを噴出するように構成することも無論可能である。また、実施の形態１〜３は、ガン以外の疾患、たとえば難治性疾患の治療等にも効果的なことは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明にかかる治療用ナノマシンの実施の形態１の構成を模式的に示す斜視図である。
【図２】図１に示した治療用ナノマシンとガン細胞の側断面を示す断面図である。
【図３】タンパクの変化をｉｎ−ｖｉｖｏ観察する場合の蛍光色素の構成を模式的に示す構成図である。
【図４】図３に示した蛍光色素を治療用ナノマシンに取り付けた場合の側断面を示す断面図である。
【図５】実施の形態２にかかるカプセル型内視鏡を用いた無線型体内情報取得システムの概念を示すシステム概念図である。
【図６】カプセル型内視鏡の内部構成を示す側断面図である。
【図７】図６に示したカプセル型内視鏡の電気的な内部構成を示すブロック図である。
【図８】図６に示したカプセル型内視鏡が薬物を投与する場合のＤＤＳの動作を説明するための図である。
【図９】実施の形態３にかかる治療用ナノマシンとガン細胞の関係をを示す図である。
【図１０】実施の形態３にかかるガン認識・治療のプロセスの一例を示す図である。
【図１１】実施の形態３にかかるガン認識・治療のアルゴリズムの一例を示す図である。
【符号の説明】
【００５２】
１ 患者
２ カプセル型内視鏡
３ 通信装置
４ 表示装置
５ 携帯型記録媒体
１０ 治療用ナノマシン
１１ 薬物
１２ 薬物キャリア部
１２ａ 開口部
１３ 扉部
１４ 分子プローブ
１５ ＹＦＰ（蛍光色素）
１６ ＣＦＰ（蛍光色素）
１７ カプセル枠体
１８ 透明部材
１９ メッシュ部材
２１ ＬＥＤ駆動回路
２２ ＣＭＯＳイメージャ
２３ ＣＭＯＳ駆動回路
２４ ＲＦ送信ユニット
２５ 送信アンテナ部
２６ 画像処理回路
２８ 分光器
２９ 位置センサ
３０ システムコントロール回路
３１ 受信ジャケット
３２ 外部装置
３３ 撮像用対物レンズ
３４ 受電器
３５ 回路部
３６ マイクロカプセル
４０ ガン特異タンパク
４１ ガン細胞
４２ バイオサーファクタント
４３ 遺伝子（ＤＮＡコンピュータ）
４５ 入力モジュール
４６ 計算モジュール
４７ 出力モジュール
Ａ ポリープ
Ｂ 標的細胞
【出願人】 【識別番号】００００００３７６
【氏名又は名称】オリンパス株式会社
【住所又は居所】東京都渋谷区幡ヶ谷２丁目４３番２号
【識別番号】３０４０５０９２３
【氏名又は名称】オリンパスメディカルシステムズ株式会社
【住所又は居所】東京都渋谷区幡ヶ谷２丁目４３番２号
【出願日】 平成１６年１１月２９日（２００４．１１．２９）
【代理人】 【識別番号】１０００８９１１８
【弁理士】
【氏名又は名称】酒井 宏明
【公開番号】 特開２００６−１５１８７０（Ｐ２００６−１５１８７０Ａ）
【公開日】 平成１８年６月１５日（２００６．６．１５）
【出願番号】 特願２００４−３４４９６２（Ｐ２００４−３４４９６２）