2016 Fiscal Year Annual Research Report
Creation of Transdermal Drug Delivery Systems Using Solid-in-oil Nano-dispersion Technique
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16H06369
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
後藤 雅宏 九州大学, 工学研究院, 教授 (10211921)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
神谷 典穂 九州大学, 工学研究院, 教授 (50302766)
若林 里衣 九州大学, 工学研究院, 助教 (60595148)
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| Project Period (FY) |
2016-05-31 – 2021-03-31
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| Keywords | 経皮ワクチン / DDS / 経皮吸収 / がん治療 / 花粉症ワクチン / ナノ粒子 / 薬物キャリア / がん免疫 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
経皮促進技術として開発されたsolid-in-oil (S/O) 技術を実際のワクチン抗原に応用するために、S/O製剤の最適化を行った。本年度は、ワクチンのモデル抗原として、より実用的なメラノーマ抗原ペプチドTRP-2を用いた。S/O粒子をマウスの耳介部から経皮投与し、血清中の抗原特異的 IgG抗体の生産量を評価した。その結果、抗体産生量はS/O製剤からの抗原ペプチドの徐放量と相関を持ち、TRP-2と界面活性剤の比率が1:50（w/w）のS/Oワクチン製剤を使用した場合に、注射とほぼ同等の抗体産生量が得られることが明らかとなった。
S/O製剤による経皮がんワクチンの開発
がんの免疫療法は、悪性腫瘍への治療効果や転移・再発の抑制効果が期待されるがんの治療法である。本研究では、S/O製剤による抗腫瘍性免疫の誘導能を評価した。モデルがん抗原としてTRP-2ペプチド抗原を用い、マウスに一週間おきに三度、マウスの耳介部に200マイクログラムを経皮的に免疫化を行った。その結果、免疫化を行っていないマウスでは劇的な腫瘍体積の増加が見られたが、S/O製剤により免疫化を行ったマウスでは、腫瘍成長の顕著な抑制が認められた。さらに、転移の抑制も観察された。
スギ花粉症治療のための経皮ペプチドワクチン開発
本研究では、スギ花粉症を対象として、S/O技術を利用した花粉症免疫治療法の開発を試みた。マウスモデル実験においてスギ花粉症の治療に効果があると報告のあった7個のエピトープ配列を、S/O製剤に変換し使用した。スギ花粉症モデルマウスを作成し、エピトープ抗原の経皮投与による血清中の総IgE値および抗原特異的IgE値を調べた結果、ペプチド抗原を週一回で三度経皮投与したマウスでは、抗原特異的IgE値が大きく低下し、花粉症モデルマウスのくしゃみの回数も有意差を持って減少することが明らかとなった。
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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
これまでの研究成果によって、S/O化技術を用いることによって、抗原が角質層を通過でき、免疫付与が可能となることが示された。したがって本年度は、最適化したS/O製剤のワクチン利用を目的に、がんワクチンと花粉症ワクチンに焦点を当てた。
具体的にがんワクチンにおいては、S/O製剤の免疫誘導能向上を期待し、免疫増強剤 (アジュバント) としてR-848を添加したS/O製剤を調製した。各S/O製剤の経皮投与による抗腫瘍効果を調べるため、マウスを用いたin vivoでの経皮免疫を行い、腫瘍成長および転移抑制能評価を行った。がん細胞として高転移性マウスメラノーマ由来細胞株B16F10細胞を使用した。
免疫化後の腫瘍体積変化を検証した結果、S/Oは注射と同等の腫瘍抑制効果を持つことが示された。これは抗原の経皮投与によって、皮膚中に豊富に存在するランゲルハンス細胞等の樹状細胞サブセットを効率的に利用できたためであると考えられる。さらに、アジュバントを投与したグループにおいてはこれらを上回る腫瘍抑制効果が確認された。
花粉症の免疫治療においては、花粉症モデルマウスに経皮免疫を行い、その治療効果を評価した。花粉症において、治療効果の指標は血清中のIgE抗体価である。IgE抗体は花粉の暴露に応答して産生されるため、免疫が獲得されていれば、IgE抗体価は減少する。結果より、IgE抗体価は、S/O製剤の経皮投与によって、大きく減少した。また、注射投与とほぼ同等の効果が得られた。S/O製剤は、水溶液よりも皮膚浸透性に優れるため、より多くの抗原分子が浸透し、IgE値が減少したと考えられる。一方で、高い浸透性を持つS/O製剤においても、R-848の添加により液性免疫を抑制し、免疫バランスの変化を引き起こすことで、IgE値の減少に至ったと推察される。
上記のように研究は、計画通りに順調に進展している。
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| Strategy for Future Research Activity |
本プロジェクトは、研究計画に従ってこれまで順調に進行してきたので、今後の研究計画に大幅な修正は加えない。しかし、実用化の問題点であげられた「材料として医薬品添加物として認可された材料を使用する」という方針は、引き続き厳守することにする。
細胞膜透過性ペプチドやアジュバントの添加およびそれらの最適化によって効率の良い抗体産生が得られたので、今後の展開としてがん及び花粉症免疫療法への応用に傾注する。
本手法によって抗原特異的ながん細胞増殖の抑制が達成されると、抗原をex vivo投与する必要がなく、新しい花粉症免疫療法やがんワクチンの扉が開かれると期待している。これまでにがんモデル抗原を用いたS/O製剤により抗腫瘍性免疫が誘導されることが確認されたので、実際のがん抗原を用い、臨床応用へ近づける。具体的には、悪性腫瘍であるメラノーマの抗原ペプチドTRP-2をS/O製剤化し経皮免疫を行ったマウスにマウスメラノーマ細胞株B16F10を投与し、この細胞に対する抗腫瘍効果ならびに転移効果を評価する。
スギ花粉症などのI型アレルギー疾患においては、Th2型の免疫反応が活性化することが報告されている。また、Th1とTh2は互いにサイトカインを通して抑制しあっており、片方が活性化すれば片方が抑制される。そこで本研究では、S/O製剤を使用した経皮スギ花粉症治療の効果を高めるために、体内の免疫反応をTh1型優勢に傾けるアジュバントを用い、これまで使用してきたT細胞エピトープペプチドと同時にS/O製剤に封入することで、より高い治療効果が得られないかの検討を行う。具体的なアジュバントとしては、糖脂質系及び界面活性剤型のアジュバントをを予定している。
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