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本研究の最終目標は、血液脳関門(BBB)における薬物排出輸送蛋白の発現を制御し、薬物の脳移行性を改善することにある。BBBの排出輸送蛋白の発現はアンチセンス遺伝子や抗体を内皮細胞内に導入することにより抑制される可能性がある。しかし、これら高分子はBBBを容易に透過しない。例外的に一部の生理活性ペプチドや蛋白はBBBの特殊輸送系を介して脳内に取り込まれる。このような輸送系を利用すればアンチセンス遺伝子を内皮細胞内に導入できるかもしれない。しかしBBBの高分子輸送系についての情報は少ない。本研究において研究代表者は、BBBのヘパラン硫酸プロテオグリカン(HSPG)が高分子輸送系として機能していることをはじめて明らかにした。
温度感受性SV40T抗原遺伝子導入トランスジェニックマウスから樹立した細胞(TM-BBB)を用いて、血液脳関門におけるHSPGの発現を確認した。TM-BBBにHSPGのコアー蛋白であるマウスパールカンの遺伝子発現が確認された。また、bFGFの生理活性に関与する受容体であるFGFR1とFGFR2の発現が確認された。次に^<125>I-bFGFを基質として機能解析を行なった。^<125>I-bFGFは単離牛脳毛細血管に特異的に結合した。また、条件的不死化マウス脳毛細血管内皮細胞株(TM-BBB)を用いた内在化実験において、^<125>I-bFGFは濃度依存的、温度依存的、浸透圧依存的に細胞内に取り込まれた。また、その内在化はヘパリン、コンドロイチン硫酸Bで有意に阻害され、ヘパリナーゼ処理および塩素酸ナトリウム処理でHPSGを欠損させた細胞、およびHSPG抗体の添加によっても有意に阻害された。In vivoにおける機能解析として法として、ラット脳灌流法/capillary depletion法を用いた検討を行なった。^<125>I-bFGFの脳実質内分布容積は血管内容積よりも大きく、血液から脳内へ取り込まれることが示唆された。また、この取り込みはヘパリン共存下で有意に抑えられた。以上の結果より、BBBにHSPGが発現し脳への高分子輸送系として機能していることが明らかとなった。今後この輸送系を利用することにより、BBBの排出輸送を制御した薬物の脳移行改善法の開発が期待される。
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