細胞膜由来小胞の作製とドラッグデリバリー担体としての利用

2018 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 18K12093
• Research Institution: Toyama Prefectural Institute for Pharmaceutical Research
• Principal Investigator: 小木曽 英夫 富山県薬事総合研究開発センター, その他部局等, 嘱託研究員 (30466734)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2021-03-31
• Keywords: 細胞膜 / がん細胞 / DDS / ナノ粒子製剤

Outline of Annual Research Achievements

自家がん細胞を培養し、がん細胞の形質膜を分離したのち小胞を形成させ、これに抗がん剤を封入するという「自家がん細胞由来細胞膜小胞製剤」を作製することにより、がん細胞の自己親和性を利用した新しいDDS製剤の手法を確立することが本研究の目標である。このうち初年度の目標と成果は次のとおりであった。
細胞膜小胞について、これまでに暫定的な調製方法を確立しているものの、DDSとして利用するには収量が低いこと、水溶性薬剤（(蛍光色素を例として使用）の封入量が少ないという問題があった。この課題を克服することを目的として、新たにメラノーマ細胞を材料として調製方法の改良を検討した。その結果、これまでの調製方法と同程度の収量と、同程度の蛍光色素内封量を再現できたものの、それ以上の収量および内封量を達成することはできなかった。
次に、調製した細胞膜小胞のキャラクタリゼーションを行うために、動的光散乱による粒子径測定を行った。その結果、当初予想していた100nm程度ではなく、20～50nm程度の範囲でばらつき、安定した数値を示さなかった。その原因として、調製した細胞膜小胞は多分散粒子であるため、単分散粒子を評価する動的光散乱装置では、正確な粒子径を求められないこと、調製した小胞が不安定であること等の理由が考えられた。
以上のことから「細胞機能を維持したまま、細胞膜を分離して小胞を作製し、それに水溶性薬剤を封入する」ことは可能であったが、DDSとして利用するに十分な濃度の水溶性薬剤を封入することは、達成困難な課題であったことが判明した。

Current Status of Research Progress

4: Progress in research has been delayed.

Reason

「DDSとして利用可能な細胞膜小胞の調製方法の確立」について、1年では達成困難な課題であった。生理条件を維持したまま薬剤を封入することの難しさに加え、たとえ薬剤が封入できたとしても漏出を防ぎ、安定した薬剤封入小胞を維持することの難しさについて、計画当初に把握できなかったことが主な原因と考えられた。

Strategy for Future Research Activity

「機能を維持したまま細胞膜を分離して小胞を作製し、それに薬剤を封入する」という方針を「小胞形成に拘らず、細胞膜に薬剤を担持させたナノ粒子製剤を作製する」という方針に変更する。この変更により制約される条件が緩和され、課題克服のために検討できるアプローチが増える。
具体的には、脂溶性抗がん剤にターゲットを絞り、十分な濃度の抗がん剤を担持させるこのできる手法を検討する。そのために次の課題を設定する。1)調製した細胞膜断片の脂質二重膜に再構成可能な脂溶性抗がん剤をスクリーニングする。2)ナノエマルションまたはPLGA粒子として抗がん剤をナノ製剤化したのち、これに細胞膜断片をコートする。3)こうして作製された「抗がん剤を担持させた自家癌細胞膜断片」について、in vitroで制がん効果を検証する。

Causes of Carryover

初年度の計画が遅れており、目標とした複数の課題のうち未検討の事項があったため、その分使用額が少なかった。未検討の事項を行うために、未使用分の使用額は次年度に繰り越して使用する。