2021 Fiscal Year Annual Research Report
マルチスケール反応拡散モデル構築による薬物送達のための腹膜播種巣の統合的理解
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20K21101
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
伊藤 大知 東京大学, 大学院医学系研究科(医学部), 教授 (50447421)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
北山 丈二 自治医科大学, 医学部, 教授 (20251308)
太田 誠一 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 准教授 (40723284)
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| Project Period (FY) |
2020-07-30 – 2022-03-31
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| Keywords | DDS / マルチスケール / 腹膜播種 / 反応拡散 / 数理モデル |
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| Outline of Annual Research Achievements |
胃がんや卵巣がんの腹膜播種は，腹腔内に広範囲にがん細胞が転移し，播種巣が形成される疾患である。本研究では、腹膜播種の治療に向け、がん微小環境を反映した播種巣内部の反応拡散モデルと腹腔・全身循環を結合した新たなマルチスケール薬物動態モデルを確立することを目標とした。
昨年度の検討により、播種巣と腹腔、血管、リンパ管の4つのコンパートメントからなるマルチスケールモデルを構築することができた。令和3年度はこれをさらに拡張し、腹膜透析のモデル化等に用いられているThree pore modelをモデルに組み込むことで、腹膜を介した腹腔から血管への薬物輸送経路の詳細を記述できるようになった。また、腹腔からリンパ管への薬物及び腹腔液の輸送過程をモデルに組み込んだ。構築されたモデルで、抗がん剤であるパクリタキセルをヒトに腹腔投与した際のクリアランスの過程を計算した結果、腹膜を介したクリアランス速度はリンパ管を介した経路よりも100倍ほど速く、その中でもLarge poreを介した輸送が最も速いことが分かった。また、上記のヒトのモデルに加えてラットのパラメータを用いたモデルも構築し、体のスケールの差による輸送挙動の違いを検討した。その結果、体重当たりの投与量を揃えても、体重以外のパラメータの違いから、輸送挙動が大きく変わることが示された。
さらに、パクリタキセルを封入したハイドロゲルを腹腔内投与して徐放した場合の、播種巣内部への薬物送達過程を計算し、ゲルに封入してない場合との比較を行った。その結果、初期の腫瘍内濃度は直接投与した場合の方が高くなる一方、一定時間が経過した後では徐放化した方が濃度が高くなり、より長期に渡って効果が持続する可能性が示唆された。本研究で得られた結果により、数理モデルに立脚した、腹膜播種へのDDSの設計が可能になると期待される。
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