文献情報
文献番号
200200760A
報告書区分
総括
研究課題名
ナノテクノロジーを用いた新規DDS製剤の研究開発
課題番号
-
研究年度
平成14(2002)年度
研究代表者(所属機関)
水島 裕(東京慈恵会医科大学)
研究分担者(所属機関)
- 上野晃憲(株式会社LTTバイオファーマ)
- 檜垣惠(東京慈恵会医科大学)
- 石原務(東京慈恵会医科大学)
- 田中順三(独立行政法人物質・材料研究機構)
- 小林尚俊(独立行政法人物質・材料研究機構)
研究区分
厚生労働科学研究費補助金 先端的厚生科学研究分野 萌芽的先端医療技術推進研究（ナノメディシン分野）
研究開始年度
平成14(2002)年度
研究終了予定年度
平成16(2004)年度
研究費
57,600,000円
研究者交替、所属機関変更
-
研究報告書（概要版）
研究目的
これまでターゲット製剤、徐放製剤はわれわれの発明も含め多くあるが、この両者の性質をもつナノ製剤を開発すること、及び新規の徐放製剤を開発し、とくに再生医療の進歩に寄与することを目的とした。
研究方法
徐放性ターゲットナノ製剤についてはPLGAやPLAを中心にどのキャリアーが適しているか、また炎症部位や血管病変部位へのターゲットのためにはどの程度の大きさのナノ粒子また表面に何を吸着したナノ粒子が良いかを検討する。そして徐放およびターゲット効果は封入した医薬品の薬物濃度、またはマーカーを粒子に封入することにより検討した。薬効はin vitro と in vivoで行った。前者としては関節リウマチ患者から得られた滑膜細胞からの炎症性サイトカインTNF?αとIL-6の分泌抑制で検討し、後者としては、typeⅡコラーゲン関節炎、アジュバント関節炎などの炎症モデル動物を用いて行った。また、血管新生作用はマウスの耳介の一部を切断し阻血状態にし、切断された耳に起こる血管病変または血管新生に及ぼす薬物の効果から判断した。
結果と考察
1.ステロイド封入ナノ粒子について 炎症部位へのターゲット効果をローダミン含有PLGA/PLAで検討したところ、200nmの粒子が適していたのでこれを用いることとした。封入するステロイドとしては効力の強い点からベタメタゾンを用いた。まず初めは脂溶性ベタメタゾンとしてベタメタゾンジプロピオネイトを用いた。封入率は優れていたが緩衝液中でのおよび培養マクロファージからの徐放試験では1日目で約50%が放出され、徐放の点でやや問題を示した。それでもin vitro およびin vivoの薬効ではベタメタゾン単独より優れた効果を示した。つぎに石原らが考案した亜鉛を作用させたリン酸ベタメタゾンの疎水性物を用いて検討したところ、脂溶性ベタメタゾンに比べ徐放効果が遥かに優れていた。これを用い、in vitro, in vivoの薬効試験を行ったところ、分担研究者のところで詳しく述べているように、極めて優れた成績が得られた。 2.PGE1封入ナノ粒子 本年度は未だ再現性のある成績が得られていないので、分担研究者の報告には入れていないが、PGE1の1位と9位をエステル化したPGE1エルテルは200nmのPLGA粒子に充分の量封入され、しかも理想的ではないが徐放効果を示した。このPGE1ナノ粒子を用い耳介の血管新生作用で検討したところ、対照群およびPGE1単独群にくらべ、血管新生作用および血管怒張作用が明らかに強くみとめられた。これらの結果は詳しくは来年度報告する。しかしステロイドと同様、恐らく充分な水溶性誘導体をつくり、更に極性を増した化合物を合成した後、同じ金属法によりPLGAに封入したほうが遥かに優れた成績が得られると考え、現在水溶性の強いPGE1誘導体を合成中である。これによって恐らく現在のLipo-PG(商品名:パルクス,リプル)より優れたDDS製剤ができるものと思われる。 3.その他のナノ粒子 抗原を封入したワクチンについては、分担研究者檜垣惠によって述べられている。また、感染部位、癌組織にもナノ粒子は集中することから、現在抗癌薬、抗結核薬の封入などの研究を始めた。4.徐放製剤の検討 まず多孔性ハイドロキシアパタイト単独で多くの医薬品を検討したところ、BDNF、レシチン化SODなどは同粒子に充分吸着し、優れた徐放効果が得られた。 しかし、両薬剤とも臨床用量がかなり多いので実際の臨床には用いられないと思われる。 一日投与量の少ないインターフェロンについて検討した
ところ、ハイドロキシアパタイト単独での徐放効果は充分ではなく、多糖体や金属などによりハイドロキシアパタイトの多孔を栓塞する方法を試みた。その場合はかなり優れた徐放効果が得られたが、いまだ充分再現性のある成績は得られていない。一方、物質材料研の田中、生駒らの研究によりハイドロキシアパタイトの物性が明らかになり、また炭酸カルシウムで多孔を栓塞する技術が開発された。それゆえ次年度はこれらの研究成績をもとに徐放製剤の研究を進めていく。 本事業申請時にすでにPLGAなどによる徐放性ターゲット製剤の研究は始まっており、また初期段階の成績をまとめた特許も提出していた。本年度の研究によりまず徐放性ターゲットナノ粒子については、どのポリマーが良いか、どの大きさが良いかなどをターゲットや徐放効果を調べることによりさらに明らかになった。特筆すべきことは、これまでは脂溶性薬物の方が適していると考えられたし、我々の前回の特許でもそのように記述したが、今回亜鉛を用いた燐酸ベタメタゾンなどの水溶性低分子の疎水化技術および封入技術がほぼ完成したことである。この金属法を用いると、これまで作製した徐放性ターゲット製剤にくらべ、徐放効果が優れるようになった。もちろんターゲットと徐放の両効果を備えた製剤はこれまで世界的に無く、我々の考えが初めてである。恐らくリン酸ベタメタゾンを用いたナノ粒子は今後組成をあまり変えることなく最終製剤になるであろう。そして使用されている成分が全て認可されている医薬品と基剤、そして認められている量なので今後の開発がかなり確実と考えられる。一方PGE1ナノ粒子については、最終製剤に使う予定のPGE1誘導体の合成が未だ成功していないので、来年度それを用いた製剤が作製されることになるが、恐らくこれも現在使われているPGE1のDDS製剤より優れたものになると思われる。その他、抗癌薬、抗微生物薬、ワクチンとしても本ナノ粒子は役に立つものと考えられる。次に、最近再生医療の研究が著しく盛んであるが、再生医療に使用する成長因子の使用が不可欠な場合が多い。局所投与するにしろ全身投与するにしろ、その徐放効果が極めて重要であることは、現在ほぼ専門家のあいだでは一致した意見になっている。我々の検討でも血管新生成長因子に関して、同じ投与量でも徐放製剤にするのとしないのとでは、皮下における血管新生が著しく違うことを認めている。今後開発される我々の新しい徐放製剤がインターフェロン、インスリン、抗体などこれまでの医薬品とともに、FGF、HGF、BDNF、G-CSFなどの成長因子に応用され、再生医療に大きく貢献することを期待している。
ところ、ハイドロキシアパタイト単独での徐放効果は充分ではなく、多糖体や金属などによりハイドロキシアパタイトの多孔を栓塞する方法を試みた。その場合はかなり優れた徐放効果が得られたが、いまだ充分再現性のある成績は得られていない。一方、物質材料研の田中、生駒らの研究によりハイドロキシアパタイトの物性が明らかになり、また炭酸カルシウムで多孔を栓塞する技術が開発された。それゆえ次年度はこれらの研究成績をもとに徐放製剤の研究を進めていく。 本事業申請時にすでにPLGAなどによる徐放性ターゲット製剤の研究は始まっており、また初期段階の成績をまとめた特許も提出していた。本年度の研究によりまず徐放性ターゲットナノ粒子については、どのポリマーが良いか、どの大きさが良いかなどをターゲットや徐放効果を調べることによりさらに明らかになった。特筆すべきことは、これまでは脂溶性薬物の方が適していると考えられたし、我々の前回の特許でもそのように記述したが、今回亜鉛を用いた燐酸ベタメタゾンなどの水溶性低分子の疎水化技術および封入技術がほぼ完成したことである。この金属法を用いると、これまで作製した徐放性ターゲット製剤にくらべ、徐放効果が優れるようになった。もちろんターゲットと徐放の両効果を備えた製剤はこれまで世界的に無く、我々の考えが初めてである。恐らくリン酸ベタメタゾンを用いたナノ粒子は今後組成をあまり変えることなく最終製剤になるであろう。そして使用されている成分が全て認可されている医薬品と基剤、そして認められている量なので今後の開発がかなり確実と考えられる。一方PGE1ナノ粒子については、最終製剤に使う予定のPGE1誘導体の合成が未だ成功していないので、来年度それを用いた製剤が作製されることになるが、恐らくこれも現在使われているPGE1のDDS製剤より優れたものになると思われる。その他、抗癌薬、抗微生物薬、ワクチンとしても本ナノ粒子は役に立つものと考えられる。次に、最近再生医療の研究が著しく盛んであるが、再生医療に使用する成長因子の使用が不可欠な場合が多い。局所投与するにしろ全身投与するにしろ、その徐放効果が極めて重要であることは、現在ほぼ専門家のあいだでは一致した意見になっている。我々の検討でも血管新生成長因子に関して、同じ投与量でも徐放製剤にするのとしないのとでは、皮下における血管新生が著しく違うことを認めている。今後開発される我々の新しい徐放製剤がインターフェロン、インスリン、抗体などこれまでの医薬品とともに、FGF、HGF、BDNF、G-CSFなどの成長因子に応用され、再生医療に大きく貢献することを期待している。
結論
申請時テーマとした5つの項目のうち、主なテーマであるターゲットと徐放効果を合わせて持つナノ粒子製剤の研究に関しては、種々研究を行った結果、水溶性ステロイドであるリン酸ベタメタゾンナトリウムを亜鉛で疎水化したものを200nmのPLGA粒子に封入した製剤が最も適しているとの結果を得た。PGE1についても同様の研究を行っている。つぎに多孔性ハイドロキシアパタイトおよび栓塞技術との併用をはじめとする徐放製剤の研究に関しては、これらのキャリアーの性質の解析および栓塞技術が次第に確立した。そして一部の医薬品については徐放効果のあることが示された。これらの結果をもとにし、来年度さらに臨床応用に近づくよう研究を推進していく。
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