2017 Fiscal Year Annual Research Report
Development of self-assembled polymeric vehicles selectively delivering drugs to specific brain cells toward treatment of central nervous system diseases
| Project/Area Number |
17H04742
|
|---|
| Research Institution | The University of Tokyo |
|---|
Principal Investigator |
安楽 泰孝 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 助教 (60581585)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
|
| Keywords | 薬剤送達システム / 高分子集合体 / 血液脳関門 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
脳神経疾患を効果的に治癒するためには、血液脳関門(BBB)を通過するだけでなく、脳実質部において、標的とする細胞、もしくは病因物質にのみ認識されることが必要不可欠である。そこで当該年度は、まずBBB通過後の脳実質内での挙動を制御可能な高分子ミセルの構築を目的として、BBB通過用のグルコースリガンドに加え、2ndリガンドとして脳実質内での挙動を制御する新規リガンド分子の探索および合成を行なった。ニューロンに多く局在し、グルタミン酸を取込むグルタミン酸トランスポーターを標的としたグルタミン酸リガンドを合成し、高分子ミセル表層にグルコースに加えて、グルタミン酸リガンドを搭載した直径30 nmの高分子ミセル(グルコース+グルタミン酸搭載高分子ミセル)の構築に成功した。また構築した高分子ミセルのin vitro及びex vivoにおける機能評価を実施した。マウスの胎児より回収したプライマリーニューロンに対する高分子ミセルの取り込み評価を行なったところ、グルタミン酸リガンドを導入することで細胞取り込みが上昇した。さらによりin vivoに近い環境で評価を行うために、振動刃ミクロトームを用いてマウスの脳の培養切片を作成しグルタミン酸リガンドの機能を評価した。具体的には脳の培養切片に、a) グルコースリガンドのみ、b) グルコース+グルタミン酸リガンドの両方を担持した蛍光標識高分子ミセルを播種し、核を免疫染色した後に共焦点顕微鏡で観察した。その結果、グルタミン酸リガンド(2ndリガンド)を担持した高分子ミセルの細胞取り込みが劇的に上昇することが確認された。またニューロンを標的としたリガンドに関しては、グルタミン酸リガンド以外に現在計2つの異なるリガンド(アミノ酸誘導体)も合成が完了し、こちらについても同様の評価を行い、高い選択性が得られたものについては脳での細胞取り込み能を評価する。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
高分子の分子設計からin vitroおよびex vivoでの機能評価、さらには疾患動物モデルにおける治療効果の確認へと展開される本研究計画において、下記の特筆すべき成果を得ることに成功した。
1) グルコースおよびグルタミン酸という異なる分子を表層に有する高分子ミセルを構築するための新規高分子の合成、さらには直径30 nmで単分散な高分子ミセルを調製することに成功した。
2) 脳実質環境(還元環境)に応答して、グルコースリガンドが脱離する薬剤送達システムを構築し、in vitroにおいて機能することを確認した。
3) 当初の計画を前倒しして、初代培養ニューロン細胞や、さらにはより生体に近い培養切片を用いた高分子ミセルの取り込み評価を実施し、グルコースのみと比べ、グルタミン酸リガンドを搭載することで取り込み量を劇的に向上することに成功した。
|
| Strategy for Future Research Activity |
「現在までの達成度」に記述した様に、本研究は当初の計画以上に進展していると自己評価される。したがって、今後の研究については、当初の計画に前倒しで推進して行く予定である。
具体的には、
1) これまでのグルタミン酸リガンドに加えて、断片化抗体をリガンドとしたデュアルリガンドシステムの構築を行い、その高分子ミセルのサイズなどの基礎的物性評価を実施する。
2) 前年度までに調製に成功したグルコース/グルタミン酸をリガンドとして表層に修飾した高分子ミセルを用いて、アルツハイマー病モデルマウス(APP/PS1)を用いて、血中での安定性や臓器分布、特に脳への集積量をマルチプレートリーダー等を用いて確認する。
3) 全身投与による各種標的細胞への取り込みをin vivo共焦点顕微鏡などを用いて評価する。その際にニューロンにおいてGFPを発現するモデルマウスを用いて評価することで、in vivoにおいてリアルタイムでナノ粒子の挙動を評価することを検討する。
|
