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Development of Antibody Drug Delivery System to the Brain

Research Project

Project/Area Number 20H04525
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

Allocation TypeSingle-year Grants
Section一般
Review Section Basic Section 90120:Biomaterials-related
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

Anraku Yasutaka  東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 特任准教授 (60581585)

Project Period (FY) 2020-04-01 – 2023-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2022)
Budget Amount *help
¥17,940,000 (Direct Cost: ¥13,800,000、Indirect Cost: ¥4,140,000)
Fiscal Year 2022: ¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000)
Fiscal Year 2021: ¥5,200,000 (Direct Cost: ¥4,000,000、Indirect Cost: ¥1,200,000)
Fiscal Year 2020: ¥8,320,000 (Direct Cost: ¥6,400,000、Indirect Cost: ¥1,920,000)
Keywords薬剤送達システム / スマートベシクル / 血液脳関門 / 抗体医薬 / 高分子 / 脳 / アルツハイマー病
Outline of Research at the Start

脳は血管内皮細胞間の結合が極めて強固なために、血管内腔から脳実質部への物質輸送が著しく制限されている(血液脳関門: BBB)。そのために、アルツハイマー病(AD)等の脳神経系(CNS)疾患の治療に十分量の薬剤を、全身投与によって脳実質部に送達し、機能させられない事が大きな課題となっている。この課題を解決するために本研究では、脳実質部に十分量の抗体医薬を送達することで機能を発現させるウイルス・サイズの薬剤送達システムを、生体適合性に優れた高分子材料の自己組織化に基づいて構築し、CNS疾患の革新的治療法を確立することを目的とする。

Outline of Final Research Achievements

We aimed to develop a drug delivery system (DDS) that can penetrate the blood-brain barrier (BBB), infiltrate the brain parenchyma, and exhibit functionality by responding to the brain's internal environment, with the goal of establishing an innovative therapeutic approach for central nervous system (CNS) disorders. We constructed this system based on the self-assembly of high-performance polymer materials with excellent biocompatibility. We also developed a novel smart vesicle (IgG@SV) loaded with antibody therapeutics in the water phase. IgG@SV maintains its structure stably in an environment mimicking blood and undergoes structural dissociation in an environment mimicking the brain after BBB passage, thereby releasing the encapsulated IgG. When we intravenously administered IgG@SV to an Alzheimer's disease mouse model, we confirmed that it can efficiently deliver the IgG into the brain, achieving a 25-fold higher efficiency compared to the administration of IgG alone.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

有効な治療法が未確立である脳神経系変性疾患に対して、抗体医薬の脳内送達に基づく分子治療という抜本的解決策を提供するものであり大きな意義を有している。また高分子/材料設計の観点からは、生体適合性・標的指向性・環境応答性という異なる機能を空間的に制御された形で構造内部に配置する仕掛けを創り込むなど、独創性に秀でた生体材料設計プロセスを当該分野にもたらす意義を有している。産業的側面から考えても、細胞レベルでは十分な効果が得られるのに対し、BBB通過できずに治療効果が得られず開発が中断された薬剤が多い中、本システムは開発が中止された薬剤についても再チャレンジの機会が得られる経済的価値は計り知れない。

Report

(4 results)
  • 2022 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2021 Annual Research Report
  • 2020 Annual Research Report
  • Research Products

    (15 results)

All 2023 2022 2021 2020

All Journal Article (1 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 1 results,  Open Access: 1 results) Presentation (14 results) (of which Invited: 8 results)

  • [Journal Article] Ligand Installation to Polymeric Micelles for Pediatric Brain Tumor Targeting2023

    • Author(s)
      Takayoshi Watanabe, Hayato Laurence Mizuno, Jumpei Norimatsu, Takumi Obara, Horacio Cabral, Kouhei Tsumoto, Makoto Nakakido, Daisuke Kawauchi, Yasutaka Anraku
    • Journal Title

      Polymers

      Volume: 15 Issue: 7 Pages: 1808-1808

    • DOI

      10.3390/polym15071808

    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Presentation] 革新的DDSの開発と難治性疾患への展開2023

    • Author(s)
      安楽泰孝
    • Organizer
      水と高分子の研究会
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 脳分子探査を実現するナノマシン開発2022

    • Author(s)
      安楽泰孝、Xie Jinbing, Gonzalez-Carter Daniel, 中村乃理子, 中木戸誠, 藤加珠子, 福島重人, 津本浩平, 横田隆徳, 片岡一則
    • Organizer
      薬理学会(JPW2022)シンポジウム
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 脳内に抗体医薬を送達するDDSの開発2022

    • Author(s)
      安楽泰孝、
    • Organizer
      第38回日本DDS学会学術集会
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] 血液脳関門を効率的に通過するナノマシンの開発2022

    • Author(s)
      安楽泰孝
    • Organizer
      第41回躁うつ病の薬理・生化学的研究懇話会
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] 高分子集合体を用いた脳神経系疾患の革新的治療技術の開発2021

    • Author(s)
      安楽泰孝
    • Organizer
      キャピラリー電気泳動シンポジウム(SCE2021)
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] ナノマシンが拓く革新的な脳神経系疾患治療法の開発2021

    • Author(s)
      安楽泰孝
    • Organizer
      日本薬物動態学会 第36回年会(招待講演)
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 脳内に薬剤を効率的に送達するBBB通過型ナノマシンの基礎と応用2021

    • Author(s)
      安楽泰孝
    • Organizer
      第117回日本精神神経学会学術総会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 脳神経系疾患の革新的治療技術開発2021

    • Author(s)
      安楽泰孝
    • Organizer
      次世代医療技術研究会 第4回 情報交換会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] ナノマシンが拓く革新的な脳神経系疾患治療2020

    • Author(s)
      安楽泰孝
    • Organizer
      COINS Seminar #53
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] Multivalent interaction between target proteins and ligand molecules on polymeric micelle penetrating blood-brain barrier2020

    • Author(s)
      Noriko Nakamura, Yasutaka Anraku, Shigeto Fukushima, Kazuko Toh, Horacio Cabral, Kazunori Kataoka
    • Organizer
      Pacifi Chem 2020
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] Development of polymeric vesicles to build enzyme reaction field in cerebrospinal fluid2020

    • Author(s)
      Yasutaka Anraku, Takuya Nishizono、Noriko Nakamura、Kazuko Tou、Horacio Cabral
    • Organizer
      Pacifi Chem 2020
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] Development of nanocarriers to release macromolecular drugs in response to the brain environment2020

    • Author(s)
      Hidekazu Hochido, Takuya Nishizono、Noriko Nakamura、Horacio Cabral、Yasutaka Anraku
    • Organizer
      Pacifi Chem 2020
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] 脳神経系疾患の革新的治療技術開発2020

    • Author(s)
      安楽泰孝
    • Organizer
      次世代医療技術研究会
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 脳脊髄液中に酵素反応場を構築する高分子ベシクルの開発2020

    • Author(s)
      西薗拓也、中村乃理子、宝地戸秀和、藤加珠子、カブラルオラシオ、安楽泰孝
    • Organizer
      第69回高分子年次会
    • Related Report
      2020 Annual Research Report

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Published: 2020-04-28   Modified: 2024-01-30  

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