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次世代中枢創薬のための階層型三次元共培養によるヒト不死化細胞ミニブレイン創成

研究課題

研究課題/領域番号 19K07214
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分47060:医療薬学関連
研究機関東京薬科大学

研究代表者

降幡 知巳  東京薬科大学, 薬学部, 教授 (80401008)

研究分担者 小島 伸彦  横浜市立大学, 理学部, 准教授 (90342956)
研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2022-03-31
研究課題ステータス 完了 (2021年度)
配分額 *注記
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2021年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2020年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2019年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
キーワード血液脳関門 / 中枢創薬 / インビトロモデル / 脳 / スフェロイド / 不死化細胞 / 生体模倣 / in vitroモデル / 薬物脳移行 / 血液脳関門モデル / ヒト不死化細胞 / インビトロ
研究開始時の研究の概要

本研究の目的は、不死化細胞ミニブレイン(Immortalized cell-based mini-Brain, ImBrain)を創成すること、さらに、高分子の脳移行解析や中枢神経系に対する薬物の毒性解析におけるImBrainの有用性・実装性を実証することである。ImBrainは、薬物脳送達技術開発や薬物のヒト中枢毒性発現の理解・評価を可能とするほか、幅広い中枢創薬研究に応用できる。したがって本研究で創成するImBrainは、中枢薬開発の成功率の向上と革新的新薬をもたらす基盤技術となることが大いに期待される。

研究成果の概要

本研究では、三種のヒト不死化細胞を組み合わせて階層スフェロイド型ヒト血液脳関門モデルを構築し、その創薬研究における有用性を検証した。その結果、本モデルはトランスフェリン受容体(TfR)介在性トランスサイトーシスを含めた基本的なBBB機能を有しており、さらにTfRを標的とした抗体のBBB透過性を的確に評価できることが明らかとなった。また、本モデルは炎症性サイトカインに応答すること、さらに免疫細胞のBBBへの遊走まで再現しうることが明らかとなった。したがって、本モデルは、BBB突破技術開発に必要な高分子のBBB透過性評価、および炎症性反応に伴うBBB障害の評価に有用であると考えられた。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究では、3種のヒト不死化細胞を階層的に組み合わせることにより、新たなスフェロイド型BBBモデルを確立した。これまでに全てヒト不死化細胞から成るスフェロイド型BBBモデルの報告はなく、世界でも初めての成果となる。本モデルは、不死化細胞の汎用性と生体模倣による高機能性を兼ね備えており、高分子薬物のBBB透過性評価や種々の薬物に対するBBB障害評価を、迅速・経済的に、かつ高い精度で行うことを可能とすると期待される。本モデルが標準評価系として産・学で広く活用されれば、新たな薬物脳送達技術創出および薬物のヒト中枢毒性の的確な予測評価法の確立につながると期待される。

報告書

(4件)
  • 2021 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2020 実施状況報告書
  • 2019 実施状況報告書
  • 研究成果

    (17件)

すべて 2022 2021 2020 2019 その他

すべて 国際共同研究 (4件) 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (7件) (うち国際学会 1件、 招待講演 1件) 備考 (2件) 産業財産権 (2件)

  • [国際共同研究] Gdanski Uniwersytet Medyczny(ポーランド)

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [国際共同研究] Saarland University(ドイツ)

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [国際共同研究] SBP Medical Discovery Institute(米国)

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [国際共同研究] University of the Saarland(ドイツ)

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [雑誌論文] In Vitro-In Vivo Correlation of Blood-Brain Barrier Permeability of Drugs: A Feasibility Study Towards Development of Prediction Methods for Brain Drug Concentration in Humans.2022

    • 著者名/発表者名
      Ito R, Morio H, Baba T, Sakaguchi Y, Wakayama N, Isogai R, Yamaura Y, Komori T, Furihata T.
    • 雑誌名

      Pharm Res.

      巻: in press. 号: 7 ページ: 1575-1586

    • DOI

      10.1007/s11095-022-03189-y

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Development, Characterization and Potential Applications of a Multicellular Spheroidal Human Blood–Brain Barrier Model Integrating Three Conditionally Immortalized Cell Lines2021

    • 著者名/発表者名
      Kitamura K, Umehara K, Ito R, Yamaura Y, Komori T, Morio H, Akita H, Furihata T.
    • 雑誌名

      Biological & Pharmaceutical Bulletin

      巻: 44 号: 7 ページ: 984-991

    • DOI

      10.1248/bpb.b21-00218

    • NAID

      130008060355

    • ISSN
      0918-6158, 1347-5215
    • 年月日
      2021-07-01
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 高分子医薬品の脳移行性評価に有用なヒト不死化血液脳関門スフェロイドモデルの開発2022

    • 著者名/発表者名
      岡本 彩花、北村 啓太、森尾 花恵、伊藤 涼、山浦 由之、小森 高文、伊藤慎吾、大槻 純男、降幡 知巳
    • 学会等名
      日本薬学会第142年会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] Characterization of a human immortalized cell-based blood-brain barrier tri-culture model and its potential application to prediction of in vivo drug BBB permeability2021

    • 著者名/発表者名
      Ryo Ito, Hanae Morio, Tomoyo Baba, Yasuyuki Sakaguchi, Naomi Wakayama, Ryuto Isogai, Yoshiyuki Yamaura, Takafumi Komori, Tomomi Furihata
    • 学会等名
      第36回 日本薬物動態学会年会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] Human immortalized cell-based blood-brain barrier spheroid model is a useful tool for evaluation of macromolecular drug permeability via receptor-mediated transcytosis2021

    • 著者名/発表者名
      Keita Kitamura, Ayaka Okamoto, Ryo Ito, Yoshiyuki Yamaura, Takafumi Komori, Hanae Morio, Shingo Ito, Sumio Ohtsuki, Tomomi Furihata
    • 学会等名
      第36回 日本薬物動態学会年会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 血液脳関門の生理学的・病態生理学的分子機序解析を可能とする階層スフェロイド型ヒト血液脳関門モデル2020

    • 著者名/発表者名
      南部礼美、北村啓太、梅原健太、伊藤涼、山浦由之、小森高文、秋田英万、降幡知巳
    • 学会等名
      第43回日本分子生物学会年会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] 1.中枢作用薬開発を促進する条件的不死化細胞と生体模倣によるヒト血液脳関門モデル2019

    • 著者名/発表者名
      降幡知巳
    • 学会等名
      日本薬物動態学会第34回年会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 2.ヒト血液脳関門機能解析に有用な新規ヒト不死化細胞血液脳関門スフェロイドモデル2019

    • 著者名/発表者名
      梅原健太、和泉沙希、若山直美、小森高文、伊藤涼、布谷憲一、山浦由之、今若治夫、秋田英万、降幡知巳
    • 学会等名
      第41回生体膜と薬物の相互作用シンポジウム
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 3.Development of a human immortalized cell-based multicellular spheroidal blood-brain barrier model: A promising platform for evaluation of permeability of various drugs.2019

    • 著者名/発表者名
      Umehara K, Izumi S, Wakayama N, Komori T, Ito R, Nunoya K, Yamaura Y, Imawaka H, Anzai N, Akita H, Furihata T
    • 学会等名
      13th Cerebral Vascular Biology
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [備考] 人工的にヒトを創る!?薬の開発を変えるミニ臓器

    • URL

      https://www.toyaku.ac.jp/research/advanced/20200611-3845.html

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [備考] 東京薬科大学 薬学部 個別化薬物治療学教室

    • URL

      https://www.ps.toyaku.ac.jp/rinshoyakugaku/

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [産業財産権] ヒト条件的不死化細胞を用いた血液脳関門モデルおよびその製造方法2020

    • 発明者名
      降幡知巳、梅原健太、北村啓太、秋田英万、安西尚彦
    • 権利者名
      東京薬科大学
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2020-065670
    • 出願年月日
      2020
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [産業財産権] ヒト不死化細胞を用いた階層型スフェロイド血液脳関門モデルおよびその製造方法2020

    • 発明者名
      降幡知巳、梅原健太、北村啓太、秋田英万、安西尚彦
    • 権利者名
      学校法人 東京薬科大学
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2020-007041
    • 出願年月日
      2020
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書

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公開日: 2019-04-18   更新日: 2023-01-30  

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