2013 Fiscal Year Annual Research Report
創造的インテリジェントＤＤＳによる脳虚血再灌流障害の診断と治療の新展開
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23249005
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| Research Institution | University of Shizuoka |
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Principal Investigator |
奥 直人 静岡県立大学, 薬学部, 教授 (10167322)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
清水 広介 静岡県立大学, 薬学部, 助教 (30423841)
武田 厚司 静岡県立大学, 薬学部, 教授 (90145714)
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| Project Period (FY) |
2011-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | 脳梗塞 / 虚血再灌流障害 / 薬物送達システム / ＤＤＳ / リポソーム / ＰＥＴ / アシアロエリスロポエチン / タクロリムス |
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| Research Abstract |
脳血管疾患は、我が国の要介護第1位、死因別死亡率第4位の重篤な疾患である。その6割を占める脳梗塞では脳虚血や再灌流時に血管透過性が亢進することから、ナノ粒子製剤が有効に働く可能性が考えられる。本研究は、DDSを利用した新たな脳梗塞の診断・治療法を確立することを目的とした。
脳虚血再灌流モデルとして一過性中大脳動脈閉塞モデル（t-MCAO）を用い、これまでに100 nm径のリポソームが、脳虚血再灌流の早期から虚血部位およびペナンブラに集積することを明らかとした(Biochem Biophys Res Commun, 2013)。さらに虚血疾患への有効性が考えられるアシアロエリスロポエチン（A-EPO）により表面修飾したリポソームを用いてDDS製剤の有効性を検討し、本製剤が虚血部位での脳細胞アポトーシスを抑制し、脳細胞死を抑制することを明らかとし(J Control Release, 2012)、後遺症を評価するための運動機能障害に対しても有意な改善効果を確認した(Int J Pharm, 2012)。また実際の臨床応用を考慮し、低分子医薬品FK506のリポソーム化を試み、FK506リポソームにおいても、虚血再灌流障害の抑制、運動機能障害の抑制効果があることを明らかとした(FASEB J, 2013)。
本年度は、特に脳梗塞診断へのDDSの応用について検討した。これまでex vivoではリポソームの虚血部位への集積を確認したが、ここではリポソームをポジトロン標識し、脳虚血再灌流モデルラットを用いたPETイメージングを試みた。脳虚血側半球では、虚血による血流減少が認められ、診断に用いるのは難しいと判断されたが、1時間のPET測定で対象側半球と同等のレベルまでイメージング強度の回復が見られたことから、リポソームの蓄積が示唆された(Artif Organs, in press)。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
本研究では脳梗塞虚血再灌流障害を改善するために、虚血再灌流時にリポソームにより脳保護効果を有する薬剤を早期に虚血部位、再灌流部位に送達する創造的インテリジェントＤＤＳの開発を目指し、この目的を達成したと考えている。すなわち当初目的としていた脳保護効果が知られるアシアロエリスロポエチン（A-EPO）のリポソーム修飾によるDDS製剤化に成功した。そしてこの製剤の有用性に関して、一過性中大脳動脈閉塞（t-MCAO）モデルラットを用いた検討から、A-EPOリポソームの脳組織への浸潤、神経細胞周辺への分布、脳細胞アポトーシスの抑制、脳細胞死と脳浮腫の抑制、および行動薬理学的試験により得られる運動機能障害の改善を明らかにした。
また、研究が予想以上に進展したため、低分子医薬品でも同様の効果が得られるかどうかをFK506内封リポソームを調製することで検討した。FK506内封リポソームは、A-EPOリポソームと同様に、脳細胞死を低減し、脳保護効果を示し、虚血再灌流障害に基づく運動機能障害を改善した。特に強調するべきこととして、いずれの治療効果も単回投与により達成されたもので、このような劇的な効果を見出したことは高く評価できると考える。
本年度は当初予定していたDDS製剤によるイメージング診断を進めた。すなわちリポソームのポジトロン標識を行い、虚血モデルにおける脳への分布をPET測定した。虚血部位では血流が減るために、リポソームの集積は投与直後では低く、イメージング診断は難しいと判断された。しかしながら時間経過に伴うシグナル強度の増加速度は脳虚血側半球で大きく、リポソームの集積は十分に示唆された。またこれまで虚血再灌流時での検討が主であったが、虚血時のリポソーム投与で虚血部位に集積することを新たに確認した。このことは、再灌流前でもリポソームDDSが有効に働くことを示唆するものである。
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| Strategy for Future Research Activity |
研究が予想以上に進展したため、より臨床に近い検討を行う。すなわち脳梗塞初期には、使用上の制限が多く数％の患者にのみしか適用されないが、組織プラスミノーゲン活性化因子（tPA）を用いた血栓溶解療法が適用される。その使用は脳梗塞から4.5時間以内と極めて限られている。虚血再灌流時でなく、虚血時にもリポソーム製剤が有効であることをt-MCAOモデルラットを用いて既に見出しているので、DDS製剤の前処理により、tPAの治療時間(Therapeutic time window)を広げることが可能と考えている。そこで、より臨床に近いモデルとして、ローズベンガル投与後に脳血管をレーザー照射して血栓を形成するPITモデルを作成する。この系では、実際の臨床と同様にtPAによる血栓の溶解を起こすことが可能であるため、溶解前に投与したリポソーム製剤の効果が検討可能である。なお既にPIT法は準備しつつある。
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Research Products
(8 results)
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[Journal Article] Neuroprotective effect of nobiletin on cerebral ischemia-reperfusion injury in transient middle cerebral artery-occluded rats.2014
Author(s)
Yasuda N, Ishii T, Oyama D, Fukuta T, Agato Y, Sato A, Shimizu K, Asai T, Asakawa T, Kan T, Yamada S, Ohizumi Y, Oku N.
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Journal Title
Brain Res.
Volume: 1559
Pages: 46-54
DOI
Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
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[Presentation] Neuroprotective Effect of PEGylated Liposomes Encapsulating FK506 on Cerebral Ischemia-reperfusion Injury.
Author(s)
Yurika Agato, Takayuki Ishii, Dai Oyama, Nodoka Yasuda, Tatsuya Fukuta, Akihiko Sato, Kosuke Shimizu, Tomohiro Asai, Tetsuo Minamino, Naoto Oku:
Organizer
40th Annual Meeting & Exposition of the Controlled Release Society
Place of Presentation
Honolulu, Hawaii, USA
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