| 研究課題/領域番号 |
17K20094
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| 研究機関 | 東京大学 |
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研究代表者 |
安楽 泰孝 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 助教 (60581585)
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| 研究期間 (年度) |
2017-06-30 – 2020-03-31
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| キーワード | 酵素補充療法 / 薬剤送達システム / 酵素 / カスケード反応 |
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| 研究実績の概要 |
酵素補充療法(ERT)は、体内に足りない酵素を補充することで症状の改善を計る治療法で、疾患部位まで酵素を送り届け代謝を促すシステムを組み込んだドラッグデリバリーシステム (DDS)は、とりわけ副作用の低い革新的治療法として期待されている。ERTを効果的に達成する為にDDSキャリアには、①酵素を失活することなく封入でき、②疾患部位に的確に運搬し、③標的物質がキャリアを透過し酵素と反応する『反応場』といった一連の機能が必要不可欠である。
我々が開発した生体適合性に優れるポリエチレングリコールとポリアミノ酸由来の荷電性セグメントからなる荷電性高分子の静電相互作用による自己組織化を利用した一枚膜構造のPICベシクル(PICsome)は一連の機能を全て具備しており、酵素を封入したPICsomeが生体内でナノリアクタとして機能し、疾患部位でクスリを「作る」もしくは有害物質を「分解する」ことに世界に先駆けて成功した。しかしながら酵素反応による生成物の一部が生体内において有害であり、重篤な副作用を引き起こすことは珍しくない。そこで本応募課題では、疾患の原因物質の酵素分解に加えて、酵素反応によって生じた重篤な副作用につながる有害物質をも別の酵素によって浄化可能な反応場を構築、すなわち2種類の異なる機能を有する酵素を封入した「デュアル酵素封入PICsome」を構築し、内水相で高効率に酵素カスケード反応を誘起することで有害物質を浄化する、副作用の極めて低い酵素補充療法用ナノリアクタを開発することを目的としている。
当該年度は、研究計画に基づいてPICベシクル形成に関与する新規高分子の合成、異なる2種類の酵素の封入検討および基質変換効率について実施した。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
1: 当初の計画以上に進展している
理由
高分子の分子設計からナノ粒子設計、in vitroでの機能評価、さらには疾患動物モデルにおける治療効果の確認へと展開される本研究計画において、下記の特筆す べき成果を得ることに成功した。
1) 異なる2種類の酵素を同一のナノ粒子内に安定に封入することに成功した。また封入時の混合条件を詳細に検討することで、最も基質変換効率の高い条件を見出した。
2) 試験管レベルで、標的とする基質を分解し、さらに副生成物をも分解し浄化するシステムを確立することに成功した。
3) 異なる2種類の酵素を同一のナノ粒子内に封入することで、単一の酵素を封入した系と比べて、効率的に浄化機能を具備していることを明らかにした。
4) 当初の計画を前倒しし、 異なる2種類の酵素を封入したナノ粒子が、生体内において高い血中安定性を有していることを明らかにした。
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| 今後の研究の推進方策 |
「現在までの達成度」に記述した様に、本研究は当初の計画以上に進展していると自己評価される。したがって、今後の研究については、当初の計画を前倒しで推進して行く予定である。
具体的には、
1) これまでin vitroで効率的なカスケード反応を得ることに成功しているが、標的とする血流中での反応を蛍光プローブを用いて、さらに生体内でリアルタイムで観察するためにIn vivo共商店顕微鏡を用いて評価する。
2) L-ASNase/GS@PICsomeを急性白血病モデルマウス(免疫不全移植モデル)に投与し、経時的に採血を行い、血液中に含まれる血球数を多項目自動血球計数装置で確認する。
3) LC/MSを用いて標的とするアミノ酸 (L-Asn, L-Asp, Gln)の定量と、アンモニアの定量については生化学自動分析装置を用いて評価し、本システムが白血病治療に向けて有用であることを実証する。
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