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マルチスケール反応拡散モデル構築による薬物送達のための腹膜播種巣の統合的理解

研究課題

研究課題/領域番号 20K21101
研究種目

挑戦的研究(萌芽)

配分区分基金
審査区分 中区分27:化学工学およびその関連分野
研究機関東京大学

研究代表者

伊藤 大知  東京大学, 大学院医学系研究科(医学部), 教授 (50447421)

研究分担者 北山 丈二  自治医科大学, 医学部, 教授 (20251308)
太田 誠一  東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 准教授 (40723284)
研究期間 (年度) 2020-07-30 – 2022-03-31
研究課題ステータス 完了 (2021年度)
配分額 *注記
6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円)
2021年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
2020年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
キーワードDDS / マルチスケール / 腹膜播種 / 反応拡散 / 数理モデル
研究開始時の研究の概要

胃がんや卵巣がんの腹膜播種は,腹腔内に広範囲にがん細胞が転移し,播種巣が形成される疾患である.無数に広がる転移巣へ効果的な抗がん剤送達(DDS)が期待されるが,DDSの「ラスト・ワン・マイル」とも言える播種巣中での薬物やDDSキャリアのがん組織浸透性が低く,現在でも5年生存率は低い.一方で近年,がん組織間質中のECM(細胞外マトリックス)溶解や産生制御による薬物浸透戦略が注目されるようになってきた.そこで本研究では,がん微小環境を反映した播種巣内部の反応拡散モデルと腹腔・全身循環を結合した新たなマルチスケール薬物動態モデルを確立することを目標とする.

研究成果の概要

胃がんや卵巣がんの腹膜播種は、腹腔内に広範囲にがん細胞が転移し、播種巣が形成さ
れる疾患である。本研究では、がん微小環境を反映した播種巣内部の反応拡散モデルと腹腔・全身循環を結合した新たなマルチスケール薬物動態モデルを構築した。構築したモデルにより、抗がん剤を腹腔投与した際の腹膜播種への送達挙動やその種差による違い、ハイドロゲルを用いて徐放化した際の効果などについて、定量的に議論することが可能となった。

研究成果の学術的意義や社会的意義

腹膜播種治療において、無数に広がる転移巣を効果的に治療可能な抗がん剤送達が期待されるが、薬物送達の「ラスト・ワン・マイル」である播種巣中での薬物やDDSキャリアの組織浸透性が低く、現在でも完治が非常に困難である。本研究で構築したモデルにより、システム的な理解に基づく定量的なDDSキャリア設計が可能となり、腹膜播種の治療成績向上に寄与することが期待される。

報告書

(3件)
  • 2021 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2020 実施状況報告書
  • 研究成果

    (12件)

すべて 2022 2021 2020 その他

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (8件) (うち招待講演 2件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Cisplatin-Chelated Iminodiacetic Acid?Conjugated Hyaluronic Acid Nanogels for the Treatment of Malignant Pleural Mesothelioma in Mice2022

    • 著者名/発表者名
      Amano Yuki、Sakura Kazuma L.、Ohta Seiichi、Ito Taichi
    • 雑誌名

      Molecular Pharmaceutics

      巻: 19 号: 3 ページ: 853-861

    • DOI

      10.1021/acs.molpharmaceut.1c00797

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Intraperitoneal Administration of a Cisplatin-Loaded Nanogel through a Hybrid System Containing an Alginic Acid-Based Nanogel and an <i>In Situ</i> Cross-Linkable Hydrogel for Peritoneal Dissemination of Ovarian Cancer2021

    • 著者名/発表者名
      Yamaguchi Kohei、Hiraike Osamu、Iwaki Haruna、Matsumiya Kazuki、Nakamura Noriko、Sone Kenbun、Ohta Seiichi、Osuga Yutaka、Ito Taichi
    • 雑誌名

      Molecular Pharmaceutics

      巻: 18 号: 11 ページ: 4090-4098

    • DOI

      10.1021/acs.molpharmaceut.1c00514

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Investigating the optimum size of nanoparticles for their delivery into the brain assisted by focused ultrasound-induced blood?brain barrier opening2020

    • 著者名/発表者名
      Ohta Seiichi、Kikuchi Emi、Ishijima Ayumu、Azuma Takashi、Sakuma Ichiro、Ito Taichi
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 10 号: 1 ページ: 18220-18220

    • DOI

      10.1038/s41598-020-75253-9

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 腹膜播種への薬物送達システムの数理モデルを用いた設計2021

    • 著者名/発表者名
      松田昂大・太田誠一・伊藤大知
    • 学会等名
      化学工学会第87年会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] Three-pore modelを用いた腹膜播種への薬物送達モデルの構築2021

    • 著者名/発表者名
      松田昂大・太田誠一・伊藤大知
    • 学会等名
      膜シンポジウム2021
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 腹膜播種治療のための腹腔内薬物所法システムの数理モデルを用いた設計2021

    • 著者名/発表者名
      松田昂大・太田誠一・伊藤大知
    • 学会等名
      化学工学会第52回秋季大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 薬物透過制御のための生分解性高架橋密度PEG膜の開発2021

    • 著者名/発表者名
      三橋健斗・太田誠一・伊藤大知
    • 学会等名
      化学工学会第86年会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] Injectableハイドロゲルを用いた癒着防止材・止血剤・ドラッグデリバリーシステムの開発2020

    • 著者名/発表者名
      伊藤大知
    • 学会等名
      第27回次世代医工学研究会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] DDSの基礎とハイドロゲルの活用2020

    • 著者名/発表者名
      伊藤大知
    • 学会等名
      情報機構セミナー
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] インクジェットプリンティングを用いたシスプラチン徐放シートの開発2020

    • 著者名/発表者名
      岩城晴奈・Arvind Singh Chandel・戚蟠・太田誠一・伊藤大知
    • 学会等名
      膜シンポジウム2020
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] 腹膜播種治療に向けたインクジェットプリンティングによるシスプラチン徐放シートの開発2020

    • 著者名/発表者名
      岩城晴奈・戚蟠・太田誠一・伊藤大知
    • 学会等名
      第20回東京大学生命科学シンポジウム
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [備考] 東京大学大学院医学系研究科 疾患生命工学センター 医療材料・機器工学部門 ホームページ

    • URL

      https://www.cdbim.m.u-tokyo.ac.jp/itolab/index.html

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書

URL: 

公開日: 2020-08-03   更新日: 2023-01-30  

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