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Development of leukocyte-mimetic nanoparticles with ability to target and pass through the blood-brain barrier around the region of ischemic stroke

Research Project

Project/Area Number 19K16336
Research Category

Grant-in-Aid for Early-Career Scientists

Allocation TypeMulti-year Fund
Review Section Basic Section 47020:Pharmaceutical analytical chemistry and physicochemistry-related
Research InstitutionThe University of Tokushima

Principal Investigator

FUKUTA Tatsuya  徳島大学, 大学院医歯薬学研究部(薬学域), 助教 (90805160)

Project Period (FY) 2019-04-01 – 2021-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2020)
Budget Amount *help
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2020: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
Keywordsリポソーム / 脳梗塞 / 血液脳関門 / 白血球 / 脂質膜間移行 / バイオミメティック / 膜タンパク質 / がん / 脂質膜間移行法 / 炎症血管 / 脳血管内皮細胞
Outline of Research at the Start

本研究では、白血球のように脳梗塞部位の血液脳関門(BBB)へ接着後、BBBを能動的に突破し、脳実質へ透過する白血球模倣ナノ粒子(Leukocyte-Mimetic NanoParticle; LM-NP)の開発を目指す。さらに、開発したLM-NPへBBB標的化素子を修飾することで、脳梗塞部位BBBへの高い標的性と突破能を有する革新的な脳梗塞治療用ナノ粒子を開発する。

Outline of Final Research Achievements

Drug delivery using liposomes is useful for the treatment of cancer and ischemic stroke. However, since biological barriers such as vascular endothelial layer and tumor microenvironment often hamper liposome permeation into disease sites, new technologies which can overcome those barriers to enable efficient drug delivery have been desired. In this study, by focusing on leukocytes that can pass through tumor vessels and the blood-brain barrier (BBB) around ischemic stroke region, we prepared leukocyte-mimetic liposomes (LM-Lipo) by intermembrane protein transfer from leukemia cells and evaluated their function. LM-Lipo showed high affinity to inflamed human cerebral endothelial cells and lung cancer cells. Also, LM-lipo penetrated into tumor spheroids and showed high accumulation into tumor tissue of tumor-bearing mice. Based on these results, it is suggested that LM-Lipo could be a useful DDS carrier for cancer treatment, and that LM-Lipo might have a potential to target inflamed BBB.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

学術的意義として、本研究のさらなる発展は、ナノ粒子を用いたがん組織・脳梗塞部位への薬物送達における生体内の障壁、特に中枢創薬の最大の障壁であるBBBを克服し、新たなDDSの開発につながり得るとともに、生体機能を模倣したDDSの開発に向けた知見を提供できる点が挙げられる。また社会的意義として、脳梗塞やがんに対する新たな治療薬の開発に貢献でき、患者QOLの向上と、超高齢社会で問題とされる要介護人口の減少と医療経済の改善につながることが期待される。

Report

(3 results)
  • 2020 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2019 Research-status Report
  • Research Products

    (24 results)

All 2021 2020 2019

All Journal Article (4 results) (of which Peer Reviewed: 4 results,  Open Access: 1 results) Presentation (20 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Invited: 4 results)

  • [Journal Article] Leukocyte-Mimetic Liposomes Penetrate Into Tumor Spheroids and Suppress Spheroid Growth by Encapsulated Doxorubicin2021

    • Author(s)
      Fukuta Tatsuya、Yoshimi Shintaro、Kogure Kentaro
    • Journal Title

      Journal of Pharmaceutical Sciences

      Volume: 110 Issue: 4 Pages: 1701-1709

    • DOI

      10.1016/j.xphs.2020.10.049

    • NAID

      120007166770

    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Development of DDS Actively to Overcome the Blood-brain Barrier in the Region of Ischemic Stroke2020

    • Author(s)
      Fukuta Tatsuya、Kogure Kentaro
    • Journal Title

      YAKUGAKU ZASSHI

      Volume: 140 Issue: 8 Pages: 1007-1012

    • DOI

      10.1248/yakushi.20-00012-7

    • NAID

      130007883177

    • ISSN
      0031-6903, 1347-5231
    • Year and Date
      2020-08-01
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Low level electricity increases the secretion of extracellular vesicles from cultured cells2020

    • Author(s)
      Fukuta Tatsuya、Nishikawa Akina、Kogure Kentaro
    • Journal Title

      Biochemistry and Biophysics Reports

      Volume: 21 Pages: 100713-100713

    • DOI

      10.1016/j.bbrep.2019.100713

    • NAID

      120006845650

    • Related Report
      2019 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Development of Leukocyte–mimetic Nanoparticles to Overcome the Blood–Brain Barrier in the Region of Ischemic Stroke2019

    • Author(s)
      Fukuta Tatsuya、Kogure Kentaro
    • Journal Title

      MEMBRANE

      Volume: 44 Issue: 5 Pages: 217-221

    • DOI

      10.5360/membrane.44.217

    • NAID

      130007724577

    • ISSN
      0385-1036, 1884-6440
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      福田達也、西川明菜、小暮健太朗
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  • [Presentation] Development of drug delivery systems to overcome the blood-brain barrier around the region of ischemic stroke2019

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      福田達也、小暮健太朗
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  • [Presentation] Development of leukocyte-mimetic liposomes by intermembrane protein transfer to overcome inflamed endothelial barrier2019

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      Fukuta Tatsuya, Yoshimi Shintaro, Tanaka Tamotsu, Kogure Kentaro
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  • [Presentation] 炎症血管バリアの突破を目指した白血球模倣リポソームの構築2019

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      福田達也、吉見真太朗、小暮健太朗
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  • [Presentation] 炎症血管内皮層の突破を目指した白血球ミミックリポソームの構築2019

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      福田達也、吉見真太朗、小暮健太朗
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      第41回生体膜と薬物の相互作用シンポジウム
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      福田達也、吉見真太朗、小暮健太朗
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      西川明菜、福田達也、小暮健太朗
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      第58回日本薬学会・日本薬剤師会・日本病院薬剤師会 中国四国支部学術大会
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  • [Presentation] 脳への微弱電流処理による脳血管透過制御を目指した検討2019

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      米田晋太朗、中谷奈津、福田達也、小暮健太朗
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      第58回日本薬学会・日本薬剤師会・日本病院薬剤師会 中国四国支部学術大会
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      福田達也、吉見真太朗、小暮健太朗
    • Organizer
      日本バイオマテリアル学会 第41回大会
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      Fukuta Tatsuya, Yoshimi Shintaro, Kogure Kentaro
    • Organizer
      Liposome Research Days 2019
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    • Int'l Joint Research

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Published: 2019-04-18   Modified: 2022-01-27  

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