分子ロボット 医療 ナノテクノロジー
映画「ミクロの決死圏」～似たような技術が
分子ロボットで実現しようとしています。
脳に障害を受けた科学者の命を救うために、医療チームを乗せた潜航艇をミクロサイズに縮小し、これを体内に注入して脳の内部から手術をおこなう・・・。そんな未来の医療現場を描いたSF映画「ミクロの決死圏」。
これと同じような医療技術が、分子ロボットの世界で実現化しようとしています。
分子ロボットというのは、大きさがマイクロメートル（メートルの1000万分の1）からナノメートル（メートルの10億分の1）の、分子レベルの非常に小さなロボットのことです。
通常のロボットが電子部品や電子回路で構成されるのと違って、分子ロボットは、DNAやたんぱく質、脂質など生体の分子ユニットで構成されます。DNAにプログラムを書き込むことによって、狙った特定の細胞（例えばがん細胞）にたどりついて治療を施します。
分子ロボットが私たちの体内に入って、癌細胞や病原菌を退治してくれる！ そんな夢のような治療法が間もなく実用化されようとしています。
（画像：原寸画像検索）
分子という極小のスケールで物質を自在に操作する技術を「分子テクノロジー」といい、ナノテクノロジーの中でも大きな柱になっています。
分子ロボット（ナノマシン）は、その小ささを生かして様々なことへの応用が期待されています。
例えば医療分野への応用です。
分子ロボットを体内に入れて健康状態を常にチェックしたり、癌細胞や病原菌を見つけて狙い撃ちにすることができます。また、病気の患部へ直接薬を運ばせることで、副作用の少ない治療ができるようになります。
薬を直接患部に運ぶシステムは「ドラッグデリバリーシステム、DDS」と呼ばれ、分子ロボットに特に期待されている分野です。
東京大学の相田卓三教授らの研究チームは、2013年6月、生体内の「アデノシン三リン酸(ATP)」の量を診断し、細胞内でのみ選択的に薬剤を放出できるナノチューブ型分子ロボットの開発に成功したと発表しました。
ナノチューブ型分子ロボットのイメージ
ナノチューブには筒状のタンパク質複合体「シャペロニン」を使います。このシャペロニンに薬剤を内包させ、細胞に取り込まれたことが認識されるとシャペロニンが自動的に開裂して薬剤を放出します。
ATPはシャペロニンに作用して機械的にチューブ構造を壊す働きがあります。また、ATPの濃度は細胞内では高く、細胞外マトリックスでは低くなっています。そのため、ATPの量を検知することで、細胞外では薬剤を放出せずに、細胞内でのみ選択的に薬剤を放出することが可能になりました。
ここまでくればもう、立派な人工知能をもった分子ロボットの完成です。
（画像：マイナビニュース）
ナノチューブはさらに、癌などの腫瘍細胞に取り込まれやすいという利点も報告されています。
腫瘍細胞では新生血管の隙間が大きいため、通常の血管では通過できないような大きなもの（チューブ状の異方的な構造体）でも通過できるためです。
今回の相田教授らの実験でも、ナノチューブ型ロボットをマウスに投与すると、がん細胞に多く取り込まれることが確認されています。癌を治療するドラッグデリバリーシステムとして、ナノチューブ型分子ロボットが有効であることを示しています。
分子ロボットを使った癌治療の実用化は、もうすぐ、目の前まで来ています。
分子ロボットの開発は、世界中でし烈な競争が繰り広げられています。その中でも日本は、アメリカと並んでトップランナーの座をひた走っています。大学や研究機関でのいわゆるプロフェッショナルな研究はもちろんのこと、裾野ともいえる大学生のレベルでもその実力はたいしたものです。
たとえば、2012年に開催された第2回国際生体分子デザインコンペティションでは、世界7カ国から参加した19の大学生チームの中で、日本の東北大学チームが堂々の総合優勝を果たしました。
「cell gate」と名付けられた東北大学の分子ロボットは、DNAでできた分子注射器でした。細胞に孔をあけて医薬品を注入します。DNA2重らせんと脂質分子から組み立てられるこの分子ロボットは、大きさがおよそ30ナノメートル。一般的な細胞と比べて1000分の1以下という、まさにナノマシンです。
チームのメンバーは、自分たちが設計した分子ロボットが設計通りの形であることを原子間力顕微鏡で観察し、さらには細胞を模した小胞に孔を開けることを確認したという。教員（分子ロボット研究者）の指導を受けたとはいえ、ひと夏の期間で分子ロボットを設計し作り上げた実力は、驚きというほかありません。将来が楽しみです。
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