Integrated understanding of peritoneal dissemination for drug delivery based on multi-scale reaction-diffusion model

2021 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20K21101
• Research Category: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Medium-sized Section 27:Chemical engineering and related fields
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: Ito Taichi 東京大学, 大学院医学系研究科(医学部), 教授 (50447421)
• 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)
• Project Period (FY): 2020-07-30 – 2022-03-31
• Keywords: DDS / マルチスケール / 腹膜播種 / 反応拡散 / 数理モデル

Outline of Final Research Achievements

Peritoneal dissemination is a metastatic form of gastric or ovarian cancer that forms numerous small tumor nodules dispersed throughout the peritoneal cavity. In this study, we developed a novel multi-scale pharmacokinetic model via integrating reaction-diffusion inside tumor nodule, transport through peritoneal membrane, and systemic circulation. The developed model enabled quantitative discussion on delivery behavior of intraperitonially administered drugs, difference between different species, and effect of controlled release using drug-loaded hydrogel.

Free Research Field

医用化学工学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

腹膜播種治療において、無数に広がる転移巣を効果的に治療可能な抗がん剤送達が期待されるが、薬物送達の「ラスト・ワン・マイル」である播種巣中での薬物やDDSキャリアの組織浸透性が低く、現在でも完治が非常に困難である。本研究で構築したモデルにより、システム的な理解に基づく定量的なDDSキャリア設計が可能となり、腹膜播種の治療成績向上に寄与することが期待される。