Development of an oral nucleic acid delivery system accelerating the paradigm shift to nucleic acid pharmaceutical products
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18H03541
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 90120:Biomaterials-related
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| Research Institution | Osaka Ohtani University |
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Principal Investigator |
村上 正裕 大阪大谷大学, 薬学部, 教授 (50174280)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
渡辺 知恵 城西大学, 薬学部, 准教授 (30737747)
松本 昭博 大阪大谷大学, 薬学部, 助教 (80824911)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2020)
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| Budget Amount *help |
¥17,290,000 (Direct Cost: ¥13,300,000、Indirect Cost: ¥3,990,000)
Fiscal Year 2020: ¥5,980,000 (Direct Cost: ¥4,600,000、Indirect Cost: ¥1,380,000)
Fiscal Year 2019: ¥5,590,000 (Direct Cost: ¥4,300,000、Indirect Cost: ¥1,290,000)
Fiscal Year 2018: ¥5,720,000 (Direct Cost: ¥4,400,000、Indirect Cost: ¥1,320,000)
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| Keywords | DDS / バイオ医薬品 / 核酸医薬 / 経口デリバリー / ヤヌス微粒子 / 経口送達システム / 核酸医薬品 / 多孔性マイクロスフェア / 腸管粘膜付着性 / 薬物送達システム / 経口製剤 / 核酸分子 / siRNA / Caco-2 / 経口核酸送達システム |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は、核酸医薬品等バイオ医薬品の経口薬化のプラットフォームとなる革新的な経口核酸送達システムの基礎開発研究を通して、バイオ医薬品の経口薬化を阻む要因である①低粘膜吸収性 ②腸管内での損失 ③必要な技術の集積と実用製剤化の課題を克服し、その実用開発への道を切り拓くことにある。初年度は、主に①と②の課題を克服するために、バイオ医薬品を担持させるヤヌス微粒子の基本設計及びその製造法の開発に取り組んだ。
薬物保護機能を有する油脂半球と、粘膜付着性を目的とするアミノアルキルメタクリル酸コポリマー半球により構成されるヤヌス微粒子を設計し、薬物をポリマー半球内に担持させるための技術検討を行った。平均分子量約4ｋDaの蛍光ラベル化デキストラン（FD4）を用いた検討の結果、薬物を多孔性微粒子に含浸させ、油脂とポリマーを溶解した有機溶媒溶液を油相として、w/o/w型エマルションからの液中乾燥法を用いてヤヌス粒子を形成させる方法によって、カチオンポリマー半球にFD4が局在化したヤヌス粒子（包含率38％; 平均粒子径 31μm）の得られることを見出した。なお、FD4のin vitroにおける溶出率は5日間で約60％であった。また、単層培養したCaco-2腸管上皮細胞層への接着性は、24時間で約42％であり、全てカチオン性ポリマー半球を介して接着することが明らかとなった。
本成果を基に、核酸分子としてα-tochopherol結合型siRNA（VE-siRNA）を含有するヤヌス微粒子を調製したところ、VE-siRNAは一方の半球に局在化し、その包含率は75％以上であった。また、VE-siRNAの溶出は一次様の溶出性を示し、その溶出率は24時間で約70％であった。
以上、当年度の検討により、核酸分子を内包するヤヌス粒子を基本設計し、これを調製するための基本的な製造技術情報を得ることができた。
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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
初年度の計画は、バイオ医薬品の消化管粘膜デリバリーに適したヤヌス粒子の設計、試作、評価を行うことであった。具体的には、核酸の含量、製剤内における局在、製剤からの放出性、製剤の腸管粘膜付着性を調べ、影響を及ぼす製造上の重要パラメーターを明らかにすることである。
製造上、製剤特性に影響を及ぼす因子を調べる過程で、薬物に物理的ストレスを与えない方法（多孔性微粒子を用いる方法）を見出した。すなわち、例えば、w/o/w型エマルションからの液中乾燥法による微粒子製造といった従来の方法では、薬物を油相に分散する際に行う高エネルギーの超音波処理といった物理的ストレスが薬物に悪影響を与えるリスクがあるが、内水相ではなく、薬物を含浸させた多孔性微粒子を薬液キャリアとして用いれば、界面活性剤不要で物理的ストレスもなく容易に油相に分散できる。薬物キャリアの種類（内水相または多孔性微粒子）に違いはあるが、薬物含量と放出性は影響を受けないことが分かった。製剤特性に影響を及ぼす因子を調べたが、製造条件を変えても溶出や含量に影響がなく、堅牢性が高いこと分かった。また、ヤヌス微粒子の腸管粘膜上皮付着性についても一定の知見が得られた。そこで、モデル薬物を用いて得られた情報を基に、製造上物理的ストレスが少ない方法により核酸分子を含有するヤヌス粒子を調製してたところ、ほぼ満足できる薬物含量と放出性を示すヤヌス粒子が得られた。これにより、当初計画していた課題は満たしたと考えている。
さらに、ナノサイズのヤヌス粒子調製は、次期課題としていたが、早期に着手したことにより、新規のナノ粒子製造法を見出し、特許申請に至ったことは成果であると同時に、次年度の強力な足掛かりとなった。
以上のことから総合すると、おおむね当初計画通りの進捗であると評価される。
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| Strategy for Future Research Activity |
当年度の検討により、ヤヌス微粒子のナノサイズ化が確認できたので、siRNAのナノコンポジット（ヤヌス微粒子、非ヤヌス微粒子）化を行った上で、そのナノコンポジットからのsiRNAの損失を防止するための保護製剤を開発する。また、ヤヌス微粒子を内包する製剤を、錠剤等の実用経口製剤化するための検討を行う。 なお、この保護製剤としては、すでにsiRNAを含侵させた検討により有用性を確認しており、また、錠剤などの実製剤に組み入れやすい多孔性マイクロスフェアを予定している。検討の推進においては、いったん、蛍光標識デキストリンを用いて検討を行った上で、良好な特性を有する試作製剤に対してsiRNAを適用する予定である。一方、粘膜付着性に関しては、ヤヌス粒子のサイズ（マイクロvs.ナノサイズ）の違いが腸管粘膜上皮への付着性に及ぼす影響などを明らかにしていく予定である。さらに、経口製剤化のために必要となる腸溶性製剤化あるいは消化管部位特異性の経腸送達システムとしての設計及び試作・評価を行っていく予定である。
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Report
(1 results)
Research Products
(1 results)
