2019 Fiscal Year Research-status Report
角層水分量に着目した電場による経皮吸収促進メカニズムの解明研究
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19K08803
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| Research Institution | Kwansei Gakuin University |
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Principal Investigator |
中沢 寛光 関西学院大学, 理工学部, 教育技術主事 (70411775)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 皮膚角層 / 細胞間脂質 / 経皮吸収 / 放射光 / X線回折 / 電子線回折 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
皮膚が果たす重要な役割の1つに、外界からの異物が体内に侵入することを防ぐ、いわゆるバリア機能があり、それには皮膚の最表層に位置する“角層”が重要な役割を担うことが知られている。この角層は主に、ケラチン繊維を内部に含有する“角質細胞”と、その周りを取り囲む“細胞間脂質”の領域から構成され、それらが高秩序化された3次元構造を形成することで、高いバリア性能が発揮されると考えられている。近年の放射光や電子線回折技術の発展により、アトピー性皮膚炎や冬場の乾燥肌などの水分含有量が低下した角層では、細胞間脂質の配列構造に乱れが生じている事が報告されており、バリア機能と水分子が支配する角層の構造との関係性が徐々に明らかになりつつある。
一方、経皮吸収性の医薬品にとっては細胞間脂質領域がその透過ルートとなるため、より吸収性に優れた製剤を開発するためには、製剤と細胞間脂質の相互作用を分子レベルで明らかにすることが重要となる。しかしながら、角層の構造やその環境要因が経皮吸収薬に与える影響は現在のところまだよく分かっていない。
これらの課題に対し、当研究代表者は、SPring-8などの高輝度なX線源を用いることで角層内への溶液吸収を高感度に測定する手法を開発してきた。本研究では、独自に開発した試料保持装置（特許番号：5904835号）を用いて、様々な環境要因を再現し、外部刺激が角層内の薬剤の浸透性に及ぼす影響を解析した。特に本年度については、角層構造と経皮水分蒸散量（TEWL）の関係性を明らかにし、細胞間脂質の構造が水分子の透過性に与える影響を詳細に解析、それらの結果を学術論文等により広く社会に公表した。
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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
2019年度、特に年度末については、世界的なコロナウイルス蔓延により研究活動が大幅に制限され、大型放射光施設が閉鎖されるなど、研究の遂行に重大な障害が生じた。しかし、本年度は、研究代表者が独自に開発した試料保持装置を用いてのヒト皮膚角層放射光X線構造解析の成果をまとめ、学術論文で公開することに成功した。また、皮膚角層細胞間脂質構造を模倣した人工脂質膜などでの実験成果なども、関連学会で公表することもでき、研究についてはおおむね順調に推移していると判断している。現在も本大学や放射光施設が閉鎖されており、次年度についてはかなり研究が遅れることが予測されるが、本年度取得した、外部刺激が経皮浸透性に与える影響解析や、様々な状態にある水分子と皮膚角層構造の研究結果などをまとめ、外部発信していく予定である。
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| Strategy for Future Research Activity |
2020年度については、今現在のところ大学や放射光施設再開の目途が立たず、またコロナウイルスによる感染症流行第2波による研究活動の再自粛も想定されており、今後の研究推進の方策を策定するのは難しい状況にあるが、電子線回折法による角層の構造解析実験などを併用し、当初の目的を達成するために努力する予定である。例えば、ヒトの皮膚に経皮吸収性の溶液を塗布し、皮膚の上層から1層ずつ角層片を採取して電子線回折に供することで、吸収特性と構造の相関性を統計的に解析することが可能となる。角層に電場による刺激を与え、上層から順に角質細胞を採取して電子線回折像を取得、得られた回折像を解析し、角層の構造変化の様子を調べることで、溶液の浸透性を評価することなどを検討していく予定である。もちろん放射光施設等が再開されれば、当試料保持装置を用いて、溶液吸収下にある角層の動的な構造変化解析を広く展開していく予定である。学会等における研究発表による社会への還元は難しいと思われるが、学術誌に投稿することで代用していきたいと考えている。
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| Causes of Carryover |
科研費以外の研究費用により購入した実験装置類やパソコンを併用したため、また、年度末に実験や学会参加等で旅費等を使用する予定であったが、コロナウイルスによる感染症の拡大防止の目的により研究活動を自粛したため未使用額が生じる結果となった。次年度以降、まずは学内で実施可能な電子線回折実験等を重点的に実施するため、電子顕微鏡の消耗品購入や、データの取得や解析のための人件費、データ公開のための論文作成費などに有効的に活用する。また事態が収束し、研究活動が再開できれば、放射光実験のための実験器具の購入やその出張旅費、国際学会の参加費などに使用する予定である。
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