2017 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, 学内共同利用施設等, その他 (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 / がんワクチン / 花粉症ワクチン / 経皮吸収技術 / 薬物キャリア / 経皮免疫 / インフルエンザワクチン |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は、抗原タンパク質に油状ナノ分散化技術（S/O技術）を応用し、今まで注射でしか投与できなかったワクチンを塗り薬（あるいは貼り薬）として投与できる“次世代型の経皮ワクチン”を構築することにある。
経皮促進技術として皮膚の浸透性の良い油状基剤をベースにしたsolid-in-oil (S/O) 技術を開発し、様々なワクチン抗原に応用し、S/O製剤のワクチン効果を検証した。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。そこで本年度は、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、実際のワクチン抗原（TRP－２）を用いて、悪性腫瘍のメラノーマを対象に検討を行った。調製したS/O製剤の経皮投与による抗腫瘍効果を調べるため、小動物（マウス）を用いたin vivoでの経皮免疫試験を行い、腫瘍成長および転移抑制能評価を行った。その結果、S/O製剤は注射と同等以上の腫瘍抑制効果を持つことが示された。
花粉症ワクチンにおいては、作成した花粉症モデルマウスに経皮免疫を行い、その治療効果を検証した。花粉症において、治療効果の指標である血清中のIgE抗体価を検討した。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。具体的には、マウス耳介へ花粉症経皮S/Oワクチンを塗布して治療を行った。マウス血清中の抗体産生量IgEの低下及びサイトカイン産生量の変動による経皮免疫効果を検証した結果、構築したペプチド経皮ワクチンの投与により、顕著な花粉症抑制効果が確認された。この抑制効果は注射投与した場合とほぼ同程度であることが明らかになった。
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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
本年度は、S/O製剤のがんワクチンならびに花粉症ワクチンの機構解明に絞り、検討を行った。評価モデルとしては、がん免疫系実験で主要なモデルがん細胞として用いられているE.G7-OVAを選択した。S/O製剤の経皮投与による抗腫瘍効果を検討するため、マウスを用いたin vivoでの経皮免疫を行い、腫瘍成長抑制能評価を行った。マウス背部にE.G7-OVA細胞を皮下注射し、モデルがんマウスを作製し、腫瘍の生着を確認した7日目に免疫化を行った。対照群として、抗原水溶液単体の経皮投与 (OVA/PBS)、および抗原水溶液の注射投与 (Injection) で免疫化を行った。その結果、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。さらに、アジュバンド（R-848）を添加すると、これらを上回る腫瘍抑制効果を示すことが確認できた。このような効果的な免疫誘導を達成できた理由として、①抗原をS/O製剤化したことで皮膚深部への効率的な抗原の送達ができたこと、②アジュバンドを添加したことで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の活性化ができたことを明らかにした。
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大きく減少することが明らかとなった。
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 |
高効率ながん免疫、花粉症免疫の達成へ向け、今後は油状ナノ分散型(S/O)製剤のさらなる高効率化および経皮免疫メカニズムの解明を行う。そのためには下記の３つの過程、すなわち(A) 抗原分子の高効率な皮膚浸透、(B) 抗原提示細胞への高効率デリバリー、(C) リンパ節中の免疫細胞の活性化が重要であると考えている。(A), (B),及び(C) の各ステップをさらに改善し、高効率な経皮免疫システムの構築を図る。本S/O化製剤は、画期的な製剤であるが、樹状細胞の存在する角質層下部への浸透性のさらなる向上が、抗原提示細胞への高効率なデリバリーに繋がると考えている。
今後は、安全性の高いイオン液体を設計合成し、実利用可能な経皮促進製剤を開発する。また、本申請では臨床応用を見据え、具体的な適用例として、がん免疫療法と花粉症免疫療法の２つの経皮免疫システムの構築を狙う。
経皮がん免疫では、より実用的ながん抗原として、皮膚がんを対象としたペプチドを用い、腫瘍モデルとして、マウス由来メラノーマ細胞であるB16 melanomaを移植した担がんマウスの腫瘍成長抑制効果を検証する。各種イオン液体やアジュバントを添加した新規ワクチンキャリアを経皮投与し、サイトカイン産生などの免疫応答の評価、腫瘍成長の抑制や延命効果ならびに転移性の評価を行う。
経皮スギ花粉症免疫では、ワクチン抗原の開発も合わせて行う。７種のスギ花粉抗原由来のヒトT細胞エピトープペプチドを用い、どの抗原が、花粉症抑制に効果があるかを検証する。昨年は、スギ花粉症マウスを作製し、７種全部をS/O化し経皮投与した場合に、花粉症の指標となるIgE抗体の減少が観察された。今後は、前臨床試験を目指して、最適効果を示した抗原ペプチドに、新規アジュバント添加し、IgE抗体量の低下ならびに抗原特異的抗体産生量の定量的評価も合わせて行う計画である。
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