非侵襲的で自己投与可能なmRNAワクチンの実現に向けた皮膚浸透性ナノ粒子の開発

• Project/Area Number: 21K15322
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 47060:Clinical pharmacy-related
• Research Institution: Tokyo University of Pharmacy and Life Science
• Principal Investigator: 茨木 ひさ子 東京薬科大学, 薬学部, 助手 (50736444)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2022-03-31
• Project Status: Discontinued (Fiscal Year 2021)
• Budget Amount: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000); Fiscal Year 2023: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000); Fiscal Year 2022: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000); Fiscal Year 2021: ¥2,210,000 (Direct Cost: ¥1,700,000、Indirect Cost: ¥510,000)
• Keywords: 経皮ワクチン / 脂質ナノ粒子 / ｍRNA / 経皮デリバリー / 皮膚浸透性 / DDS / mRNAワクチン / ドラッグデリバリーシステム / 核酸医薬

Outline of Research at the Start

皮膚に塗布するmRNAワクチンシステムの基盤技術を創製する。mRNAの角質層および表皮内浸透性と、表皮樹状細胞（ランゲルハンス細胞）への取り込みから細胞質までの移行に優れる細胞内動態特性を兼ね備えた新規ハイブリッド脂質ナノ粒子を作製し、皮膚に塗るだけで細胞性免疫を誘導可能なmRNAワクチンシステムの基盤構築を目指す。角質細胞間脂質と樹状細胞に高親和性を示す生体脂質成分同定し、それらを配合したmRNA内封ハイブリッド脂質ナノ粒子をマイクロ流路法により作製し、その皮膚塗布後の角質層及び表皮内浸透性、樹状細胞指向性、標的タンパク質発現効果、免疫誘導効果をin vivo実験で検証する。

Outline of Annual Research Achievements

本研究では、皮膚に塗布するmRNAワクチンシステムの実現に向けたDDSの基盤技術の創成を目的とし、新規皮膚浸透性ナノ粒子の開発を目指した。2021年4月～2021年12月おいて、その基礎的検討として種々のmRNAキャリアの調製および細胞内動態評価を実施した。
CleanCap mRNAを用いて、mRNAと本研究代表者が所属していた研究室で開発されたエンドソーム脱出能を有する機能性ペプチド（STR-CH2R4H2C）との複合体、または本研究代表者の先行研究により皮内高浸透性を有することを確認しているDOPE脂質ベースの組成条件でナノ粒子製造デバイスiLiNPを使用してmRNA封入脂質ナノ粒子を調製したところ、いずれも任意の調製条件でナノ粒子が安定的に形成できることを確認した。次に蛍光標識mRNAを用いて免疫細胞における取り込み能を評価したところ、複合体および脂質ナノ粒子はいずれにおいてもmRNA単独と比較して、有意に高い細胞内取り込み能を示した。またルシフェラーゼをコードしたmRNAを用いてタンパク質発現効果を評価したところ、いずれのキャリアにおいても、タンパク質発現は確認されなかった。このことから、翻訳過程に課題があることが示唆され、今後機能性ペプチドおよび脂質ナノ粒子の改良が必要であるという結果となった。皮内浸透性に至るまで評価することが叶わなかったが、本研究ならびに本研究代表者の先行研究から得られた知見を基に今後の経皮デリバリーおよび経皮ワクチン開発の発展を願っている。

Research Products

• [Presentation] In vivo皮内浸透性に優れるリポソームの探索 (2021)
  • Author(s): 大芦和紀、茨木ひさ子、Lajunen Tatu、高島由季、瀬田康生
  • Organizer: 第37回日本DDS学会学術集会