| Project/Area Number |
22K19928
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Medium-sized Section 90:Biomedical engineering and related fields
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
山田 勇磨 北海道大学, 薬学研究院, 教授 (60451431)
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| Project Period (FY) |
2022-06-30 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥6,500,000 (Direct Cost: ¥5,000,000、Indirect Cost: ¥1,500,000)
Fiscal Year 2024: ¥2,210,000 (Direct Cost: ¥1,700,000、Indirect Cost: ¥510,000)
Fiscal Year 2023: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000)
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| Keywords | 薬物送達システム / ミトコンドリア / 脳疾患 |
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| Outline of Research at the Start |
脳疾患 （アルツハイマー病、ミトコンドリア病など）を治療するためには、治療分子を①脳組織へ運搬、②標的細胞への導入、さらには、③標的オルガネラへの送達が必要不可欠である。本研究では、脳組織・神経細胞への薬物送達技術を開発し、さらには、エネルギー産生など多彩な機能を有するオルガネラ・ミトコンドリアに治療分子を送達するナノカプセルを構築する。本研究は、根本的な治療が難しい脳疾患の疾患解明・治療に大きく貢献する事が期待される。
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| Outline of Annual Research Achievements |
脳機能障害を主訴とする種々の疾患を治療するためには、治療分子を脳組織への分布、標的細胞への導入、標的オルガネラへの送達を可能とする分子送達技術が必要不可欠である。脳には脳血液脳関門が存在するため、静脈投与経路では低分子であっても脳への移行性は極めて低い。
本申請研究では、脳疾患治療を実現するミトコンドリア標的型ナノカプセルの開発を到達目標とし、疾患モデルマウスから単離・精製した疾患モデル細胞をターゲットとし、1. 脳神経細胞標的型MITO-Porterの構築、2. 新規ルートを介した脳組織への分布の最適化、3. 虚血脳モデル動物を用いた治療効果の検証の順に研究を進める。2023年度は、『脳・神経系を標的とした投与ルートの検証』を中心に初代培養神経系を用いたナノカプセルの動態解析および薬理効果評価について、下記に記載した計画で研究を進めた。
(1) 初代培養神経系を用いたナノカプセルの動態解析: 初代培養神経系を用いたナノカプセルの動態解析を進めた。神経系に、蛍光標識を施したナノカプセルを添加しその取り込み能を評価し、細胞導入に最適な組成を探索する。さらに、神経系内動態観察 （蛍光顕微鏡）を行い、ナノカプセルの動態の最適化を図った。
(2) 初代培養神経系を用いたナノカプセルの薬理効果の評価: 初代培養神経系にナノカプセルを投与し、薬理効果を評価した。具体的にはミトコンドリア軸索輸送を促進するベルベリンを神経系細胞内に導入し、ミトコンドリア機能を介した神経軸索の伸長に成功した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
(1) 初代培養神経系を用いたナノカプセルの動態解析に取り組み、『脳・神経系を標的とした投与ルートの検証』において一定の成果を得た。また、(2) 初代培養神経系を用いたナノカプセルの薬理効果の評価についても検討を進め、ミトコンドリア軸索輸送の促進、それを介した神経軸索の伸長に成功した。一方で、髄腔投与ルートを介した送達の検証には着手できいないので、2024年度に実施する。
以上より、現在までの達成度は『おおむね順調に進展している』と判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
2024年度は、(1) 新規ルートを介した脳組織への分布の最適化、(2) 虚血脳モデル動物を用いた治療効果について、下記に記載した計画で研究を進める予定である。
（1） 髄腔投与ルートを介した送達の検証： マウス（またはラット）髄腔中にナノカプセルを投与し、脳への集積・神経細胞へのナノカプセル送達を試みる。ナノカプセルの髄腔液・脳組織分布はin vivoイメージング法を用いて解析し、ナノカプセルの最適化を図る。
(2) 虚血脳モデル動物を用いた治療効果の検証: 虚血脳モデルマウスの髄腔中にミトコンドリア治療分子を搭載したナノカプセルを投与する。ナノカプセル投与後の治療効果、ミトコンドリア機能を評価し投与プロトコルの最適化を図る。
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