New treatment strategy for acute lower limb ischemia by using nano-micell

2018 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 16K10652
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 小山 博之 東京大学, 医学部附属病院, 登録研究員 (10241994)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 宮原 拓也 東京大学, 医学部附属病院, 助教 (20704943) [Withdrawn] ; 三浦 裕 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 客員研究員 (40557980) ; 保科 克行 東京大学, 医学部附属病院, 講師 (90571761)
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2019-03-31
• Keywords: ナノ粒子 / 虚血肢モデル

Outline of Annual Research Achievements

急性下肢虚血モデル作成24時間後に径30nmと100nmの蛍光ナノ粒子を静注し、内転筋等に粒子が集積するかを確認した。ナノ粒子はポリイオン複合体型中空粒子(PICsome)を用いた。径100nmのPICsomeを投与した群では、投与24時間後・72時間後において内転筋・恥骨筋で健側より有意に強い蛍光集積が認められた。径30nmのPICsomeを投与した群では、いずれの筋肉にも有意な集積の差は認められなかった。
次にナノミセル化する薬剤を選定した。血管新生を誘導する物質としてサイトカインを用いることとした。各種のサイトカインを机上でシミュレーションしたところ、IL-1bが最も安定してミセルを形成する可能性高かったため、IL-1bのミセル化を行った。無水シトラコン酸(Cit)と2,5-dihydro-4-methyl-2,5-dioxo-3-furanpropanoic acid(FP)の2種類の低分子を用いて表面電荷の調節を行い、ポリエチレングリコール鎖とポリ陽イオンの複合ポリマーを用いてPICmicelleを作成することに成功した。一方、低分子を表面に結合させたペプチドは表面構造が変化することから活性を失うことがあるため、その検証を行った。修飾前のIL1b・Cit, FPをそれぞれ結合させた計3種類のIL-1bを、予め培養した線維芽細胞に投与した。投与24時間後に培養液を回収し、産生されるIL-8の量を定量することでそれぞれのIL-1bの生理活性を評価した。Citを結合させたIL-1bはほぼ完全に活性を失っていたが、FPを結合させたIL-1bは修飾前の1/2程度の活性を有していた。
昨年からの進捗は、径100nmの径より大きいものを検証することが最適化には必須であることを指摘され、その追加実験を行ってきた。その結果、100nmで最も効率的に取り込まれることが確認された。

Research Products

• [Journal Article] Proresolving Lipid Mediators Resolvin D1 and Protectin D1 Isomer Attenuate Neointimal Hyperplasia in the Rat Carotid Artery Balloon Injury Model. (2019)
  • Author(s): Makino Y, Miyahara T, Nitta J, Miyahara K, Seo A, Kimura M, Suhara M, Akai A, Akagi D, Yamamoto K, Hoshina K.
  • Journal Title: Journal of Surgical Research Volume: 233 Pages: 104-110
  • DOI: 10.1016/j.jss.2018.07.049
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Targeting ability of self-assembled nanomedicines in rat acute limb ischemia model is affected by size. (2018)
  • Author(s): Suhara M, Miura Y, Cabral H, Akagi D, Anraku Y, Kishimura A, Sano M, Miyazaki T, Nakamura N, Nishiyama A, Kataoka K, Koyama H, Hoshina K
  • Journal Title: Journal of Controlled Release Volume: 286 Pages: 394-401
  • DOI: 10.1016/j.jconrel.2018.07.049
  • Peer Reviewed / Open Access