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Fabrication of enzyme reaction fields in the brain for treatment of central nerve system disease

Research Project

Project/Area Number 19K22953
Research Category

Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)

Allocation TypeMulti-year Fund
Review Section Medium-sized Section 90:Biomedical engineering and related fields
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

Anraku Yasutaka  東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 特任准教授 (60581585)

Project Period (FY) 2019-06-28 – 2022-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2021)
Budget Amount *help
¥6,500,000 (Direct Cost: ¥5,000,000、Indirect Cost: ¥1,500,000)
Fiscal Year 2020: ¥3,900,000 (Direct Cost: ¥3,000,000、Indirect Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2019: ¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,000,000、Indirect Cost: ¥600,000)
Keywords高分子 / DDS / 脳 / 酵素補充療法 / 薬剤送達システム / 血液脳関門 / 脳神経系疾患
Outline of Research at the Start

生体の恒常性は、酵素が精密制御された反応場を構築することで維持されており、とりわけ多くの神経回路が集積している脳においてその役割は極めて重要であり、機能欠損は脳神経系疾患の要因となる。そこで欠損した酵素を補充し、症状改善を計る酵素補充療法(ERT)が注目されておいるが、脳は血液脳関門(BBB)と呼ばれるバリアに守られているために、既存技術では酵素を効率的に送り届けることが困難である。
そこで本研究課題では、我々がこれまでに確立してきた①BBBを効率的に通過する技術と、②ERTを効率的に惹起する薬物送達システムを組みわせ、脳内に酵素の反応場を構築し脳神経系疾患の治療へと展開することを目的とする。

Outline of Final Research Achievements

Enzyme Replacement Therapy (ERT) is a treatment that aims to improve symptoms by replenishing the body's lacking enzymes. Drug delivery systems (DDS), which incorporate a system that delivers enzymes to the disease site and promotes metabolism, are expected to be an innovative therapy with low side effects. The objective of this project was to develop innovative therapeutic technologies for central nervous system (CNS) diseases by creating a "reaction field of enzymes in the brain. We will demonstrate these proposals by encapsulating the enzyme in DDS, equipped with optimal functions as a reaction field for the enzyme in vivo, and installing a ligand molecule for passing through the BBB on the surface layer. Through the synthesis of polymers to form DDS, construction of DDS encapsulating enzymes and evaluation of their fundamental physical properties, and in vitro and in vivo tests, it was demonstrated that the DDS constructed in this project could work as ERT in the brain.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究で得られた成果は、有効な治療法が未確立である中枢神経系(CNS)疾患に対して、薬剤送達に基づく分子治療という抜本的解決策を提供するものであり極めて大きな意義を有している。様々な機能分子を中枢系に送達する方法論確立は、CNS疾患に留まらず、脳腫瘍やアミノ酸代謝異常など広範な疾患治療に大きく貢献することが確信される。また高分子/材料設計の観点からは、生体適合性・標的指向性・環境応答性という異なる機能を空間的に制御された形で構造内部に配置する仕掛けを創り込むなど、独創性に秀でた生体材料設計プロセスを当該分野にもたらす意義を有していると確信する。

Report

(4 results)
  • 2021 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2020 Research-status Report
  • 2019 Research-status Report
  • Research Products

    (7 results)

All 2021 2020 Other

All Presentation (5 results) (of which Invited: 5 results) Remarks (2 results)

  • [Presentation] 高分子集合体を用いた脳神経系疾患の革新的治療技術の開発2021

    • Author(s)
      安楽泰孝
    • Organizer
      キャピラリー電気泳動シンポジウム(SCE2021)
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] ナノマシンが拓く革新的な脳神経系疾患治療法の開発2021

    • Author(s)
      安楽泰孝
    • Organizer
      日本薬物動態学会 第36回年会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 脳内に薬剤を効率的に送達するBBB通過型ナノマシンの基礎と応用2021

    • Author(s)
      安楽泰孝
    • Organizer
      第117回日本精神神経学会学術総会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 脳神経系疾患の革新的治療技術開発2021

    • Author(s)
      安楽泰孝
    • Organizer
      次世代医療技術研究会 第4回情報交換会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 脳神経系疾患の革新的治療技術開発2020

    • Author(s)
      安楽泰孝
    • Organizer
      次世代医療技術研究会 第4回情報講演会
    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Invited
  • [Remarks] 東京大学大学院バイオエンジニアリング専攻 カブラル研

    • URL

      http://www.bmc.t.u-tokyo.ac.jp

    • Related Report
      2020 Research-status Report
  • [Remarks] 東京大学大学院工学系研究科バイオエンジニアリング専攻カブラル研究室

    • URL

      http://www.bmc.t.u-tokyo.ac.jp/index.html

    • Related Report
      2019 Research-status Report

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Published: 2019-07-04   Modified: 2023-01-30  

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