2022 Fiscal Year Annual Research Report
経鼻投与型核酸搭載ナノバブルの開発と中枢神経系疾患の超音波治療システムの基盤構築
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22H03978
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Research Institution | Tokyo University of Pharmacy and Life Science |
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Principal Investigator |
高橋 葉子 (遠藤葉子) 東京薬科大学, 薬学部, 講師 (30453806)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
根岸 洋一 東京薬科大学, 薬学部, 教授 (50286978)
金沢 貴憲 静岡県立大学, 薬学部, 准教授 (60434015)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Keywords | ナノバブル / マイクロ流体技術 / 低周波超音波 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、これまで開発してきた核酸デリバリーおよび超音波造影ツールである超音波応答性ナノバブルの調製において、新たにマイクロ流体技術を活用することで、簡便で均一性の高い調製法の確立を目指している。さらに、核酸搭載かつ経鼻投与可能な粒子とし、Nose-to-Brain経路を利用した脳組織への流入量の増大を図ることで、経頭蓋的集束超音波を併用した効率的な核酸導入法の開発と中枢神経系疾患治療への応用展開を目的とする。
本年度は、核酸の表面搭載に成功しているナノバブルの脂質組成を利用し、マイクロ流体技術を用いた調製法の開発に着手した。脂質濃度、封入ガスと脂質溶液の流入圧などを変化させながら、平均粒子径、個数濃度などを指標に条件の最適化を進めた。その結果、ガス圧および脂質圧が一定以上、かつ両者を同程度とすることで、従来の調製法によるナノバブルと同程度の粒子径、個数濃度のバブル溶液を調製することが可能であった。しかしながら、経鼻投与に有用と考えられるより小さな粒径への制御条件を見出すまでは至らなかった。今後、他の調製条件も含めた更なる最適化を進めることで、粒径制御可能な技術の確立を目指す。
また脳内深部への核酸デリバリーを目的に、500kHz以下の低周波集束超音波を用いる予定であることから、経頭蓋的な超音波照射条件の検討も行った。外部委託により測定・評価されたプローブの焦点距離、中心周波数を用い、種々の照射条件を変化させ、あらかじめエバンスブルー色素と従来のナノバブルを尾静脈より投与したマウスの左大脳半球に超音波を照射した。エバンスブルーの血管外漏出や出血状況などを指標に照射条件の絞り込みを行った。これらは尾静脈投与による結果ではあるものの、経鼻投与型ナノバブルの調製が可能となった際、近しい条件として非常に有用なることはもちろん、投与経路による比較検討をするうえでも重要な成果といえる。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
経鼻投与の検討はいまだできていないものの、本年度の研究遂行により、開発基盤となるマイクロ流体技術を用いたナノバブル調製が可能であることを明らかとした点は非常に大きいと考えている。現在、遺伝子・核酸導入や超音波造影といった機能面の評価にも着手している。また現時点ではナノバブルの血管内投与による検討ではあるが、これまで用いていなかった低周波超音波の経頭蓋的な照射における適正条件を絞り込めている。血管内のナノバブルと、経鼻投与されたNose-to-Brain経路内のナノバブルでは、その量や超音波への応答性が異なる可能性が考えられるが、超音波照射の方法やその対象組織が同じことから、十分有益な情報になるといえる。以上より、本研究は順調に進捗していると考えられる。
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| Strategy for Future Research Activity |
本年度の研究において、マイクロ流体技術を用いたナノバブルの調製が達成できた。そこで次年度は、粒子径の制御が可能な調製条件の検討を進めていく。まずは、脂質組成、溶媒条件、マイクロ流路チップ条件などを変更しながら、物性評価に加え、遺伝子・核酸導入効果や超音波造影効果も指標に更なる調製法の最適化を進める。また、マイクロ流体技術を用いて調製したナノバブルの経鼻投与を試み、その到達可能領域について、脂質に施した蛍光標識の検出により解析する。また経鼻投与後の脳内動態のみならず、バブル製剤としての形態・機能が維持されているかも超音波造影により評価しながら、経鼻投与に適したバブル製剤開発を目指す。最適化されたナノバブルへの核酸搭載法の確立を図り、さらに低周波の集束超音波照射併用に伴う蛍光標識核酸のデリバリー効果の評価から、経頭蓋的超音波照射条件の更なる最適化を進め、核酸治療法としての応用に繋げていく。
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