研究課題
特別研究員奨励費
細菌の増殖が体内において制御不能になった状態のことを細菌感染症と呼びますが、通常これらは薬剤の投与によって治療されます。しかし近年では薬の効かなくなってしまった細菌が現れはじめ、問題になっています。また従来の薬には敗血症等の副作用を誘発する恐れがあるという報告もあります。そこで本研究では、薬と免疫細胞を相乗的に作用させることで、低副作用・高効率な細菌感染症の治療を実現することを目的とします。具体的には、薬をカプセルに包み、細菌と共に免疫細胞中に送り込み、そこで薬を放出させる新規治療技術を開発します。
私の研究では、細菌感染症の根絶に向けて、抗生物質をより効率的に作用させるための薬剤送達ナノキャリアの開発を目的としています。近年薬剤耐性菌の出現が問題となっており、過剰、あるいは新規の薬剤投与は耐性菌の増加に寄与する恐れがあるため、根本的な解決策となりえません。そこで本研究では、薬剤送達システムの技術を用いて薬剤の体内動態を制御し、問題の解決を図ります。本年は、細菌に対する選択的な薬剤送達に向け、細菌標的リガンド(BBM)の細菌認識能を化学的、並びに生物学的な観点から評価しました。具体的には、BBMが細菌由来の物質と共有結合を形成することを、核磁気共鳴法及び赤外分光法により確認しました。また、蛍光標識したBBM分子が実際の細菌と結合することを蛍光顕微鏡により確認しました。加えて、BBMによる抗生物質の作用向上を検証するために、薬剤にBBMを結合させた分子を用いて抗菌試験を行いました。薬剤と細菌を単に共培養する条件では、BBMを結合させた薬剤と未修飾の薬剤の間では薬効に差がなかった一方、共培養後に細菌に吸着していない遊離の薬剤を遠心分離によって除去した条件では、BBM修飾薬剤は未修飾薬剤と比較して薬効が優位に向上しました。本結果より、BBMは薬剤を細菌に対して送達することが可能であり、また血流のような動的環境においても薬剤を有効に作用させることが可能でありことを示唆しています。近年新薬の開発は停滞しており、また新たな薬剤を使用することは新たな薬剤耐性の出現につながることから、これまでとは異なる抗菌戦略が必要とされています。本研究の新規制は薬剤そのものではなく、その送達手段であるため、新規薬剤耐性に寄与しないことに加え、既存の薬剤をより効果的に使用することが可能となるため、新薬の開発よりも極めて速く、また安く新規抗菌戦略を実現することが期待されます。
2: おおむね順調に進展している
現在の進捗状況は、おおむね順調に進展しております。当初の予定では、1年目に細菌認識リガンド(BBM)の細菌認識能の評価および薬剤封入ミセルの調製を行い、2年目に実際の細菌に対する薬剤封入ミセルの薬効評価、3年目には細菌感染マウスを用いた治療作用の評価を行う予定でした。本年までに、BBMの細菌認識能を化学的、生物学的に検証しました。これに加え、ミセルの調製に先立ち、薬剤にBBMを直接結合させた際の薬効の評価、並びにBBM結合薬剤の哺乳類細胞に対する毒性の評価を行いました。本実験は当初予定しておりませんでしたが、特許の出願の観点から本実験結果の必要性が生じたため実施しました。本実験は現在も継続中であり、2024年5月に完了見込みです。一方、本年度に実施予定であった薬剤封入ミセルの調製に関して、キャリアを形成するポリマーの骨格となる分子の合成までは完了しており、骨格分子の薬剤、及びBBM修飾を2年目に行う予定です。以上より、当初の予定と比較すると進捗に遅れはあるものの、一方で当初予定していなかった実験の結果が得られており、全体として本研究はおおむね順調に進展していると言えます。
今後の研究の推進方策として、2年目となる2024年度には、薬剤-BBM結合分子を用いた薬効の評価を完了し、その後BBMによる細菌標的化に関して特許の出願並びに学術論文の出版を予定しております。これにより、BBMを用いた細菌標的化の学術的基盤を確立し、その後の研究は他研究機関と共同して推進していく予定です。具体的には、薬剤を封入したナノドラッグの薬効を、所属研究室では扱うことのできない毒性の高い細菌種を用いて評価し、より臨床での需要に近い条件で試験を行います。また、ミセルのマクロファージ存在下における殺菌効率およびマクロファージによる抗原提示効率を評価し、本システムが実際に体内において有効に作用する根拠を明確とします。最終年となる3年目には、感染症モデルマウスを扱うことのできる機関との共同研究により、本システムの動物体内にける動態を検証します。また同年には、これまでのin vitro, およびin vivoの実験結果をまとめて学術論文に投稿する予定です。
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Polymers
巻: 15(12) 号: 12 ページ: 2626-2638
10.3390/polym15122626
Science and technology of advanced materials
巻: 24 号: 1 ページ: 2170164-2170164
10.1080/14686996.2023.2170164
