Blood-brain barrier opening and brain drug delivery by lipid bubble and MRI-guided transcranial ultrasound

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20H04554
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 90130:Medical systems-related
• Research Institution: Teikyo University
• Principal Investigator: Maruyama Kazuo 帝京大学, 薬学部, 特任教授 (30130040)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 吉田 道春 長崎大学, 医歯薬学総合研究科(医学系), 客員研究員 (00795437) ; 梅村 晋一郎 東北大学, 医工学研究科, 学術研究員 (20402787) ; 吉澤 晋 東北大学, 工学研究科, 教授 (30455802) ; 小俣 大樹 帝京大学, 薬学部, 講師 (80803113)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 血液脳関門 / マイクロバブル / 超音波 / 認知症 / アルツハイマー病 / パーキンソン病 / 脳腫瘍 / LNP

Outline of Final Research Achievements

The efficacy of drug delivery technique (BUS-DDS) to the brain by opening the blood-brain barrier using lipid bubbles (LB) and focused ultrasound was investigated. Mice bearing Glioma261 brain tumors were treated with transcranial BUS-DDS (1 MHz, 0.4 MPa, 2 min) every 2 days for a total of 3 treatments significantly prolonged survival. BUS-DDS of luciferase-expressing mRNA-LNPs and ZsGreen1 mRNA-LNPs was examined, and high luciferase expression in brain parenchyma and increased expression of ZsGreen in vascular endothelial cells and glial cells were observed from 3D pharmacokinetic analysis.

Free Research Field

薬物送達学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

リピッドバブル（LB）と集束超音波を用いた血液脳関門開口による脳への薬物送達技術（BUS-DDS）によって、認知症、アルツハイマー病、パーキンソン病に対して、抗体、ADC、核酸治療薬や核酸治療薬-LNPの脳内送達が可能になった。LBのGMP製造と非臨床試験を早急に進め、LBの安全性を確立し、医師主導によって、ヒトに対して、TBとMRIガイド経頭蓋超音波治療機（tFUS）によるBUS-DDSの治療研究を進める必要がある。米国で超音波造影剤DefinityとtFUSによる治療研究が進められているが、日本においてDfinityをLBに置き換えて進めることが可能になった。