Discovery Sagaサイレントキーワード俯瞰

陽子線治療 / 薬剤運搬体 / シスプラチン / リポソーム / 粒子線治療 / 薬剤伝達 / ドラッグデリバリーシステム

本研究は、放射線感受性のドラックデリバリーシステム（DDS)の開発を行い、陽子線照射との併用により陽子線治療効果の増強を目的とした。DDSとしてはシスプラチン内包したリポソーム型薬剤キャリアを開発した。さらに、アスコルビン酸や金ナノ粒子等の添加によりリポソームに放射線感受性の機能を付与した。陽子線およびX線を用いたリポソームへの放射線照射実験を実施し、キャリアの分解による薬剤の放出を最大約30％促進させる効果が確認された。さらに細胞レベルの実験でも陽子線単独照射と比べて細胞致死効果の増強が確認された。

リポソーム / ナノカプセル / ドラッグデリバリーシステム / 骨粗鬆症 / ドラッグデリバリー / Layer-by-layer / ドラッグキャリア / 骨粗鬆症治療

骨粗鬆症は、加齢とともに破骨細胞による骨吸収と骨芽細胞による骨形成のバランス（リモデリング）が崩れて、骨密度と骨質の低下が誘発される疾患である。そこで、本研究では、生体膜由来のカプセル素材であるリポソームをプラットフォームとして、骨環境に応答して、骨吸収と骨形成の同時コントロールを可能にするカプセル（骨環境応答性ナノツール）の開発に取り組んだ。（１）破骨細胞周辺の酸性環境に応答して、表面が骨結合性から細胞内移行性へと変化し、薬剤を放出するカプセルの作製に成功した。また、（２）骨形成素材であるリン酸カルシウム結晶を複合化したカプセルの作製を達成した。

骨粗鬆症の治療薬の中でもビスホスホネート製剤が、最も多く使用されている。一方、骨と強固に結合し、長期に渡って骨組織に残留するため、骨代謝回転を過度に抑制して、骨強度の低下による骨折、顎骨壊死などの重篤な副作用を引き起こすといわれている。本方法は、カプセルの体内動態制御(骨標的指向性)に加えて、細胞内動態制御(破骨細胞内での薬剤放出)を実現することで、薬剤を破骨細胞にだけ作用させることが可能となり、副作用の低減が期待できる。さらに、カプセルを用いて骨形成素材をデリバリーし、骨形成を誘発することによって、骨粗鬆症の予防、進行の遅延、早期治療効果の発現が期待できる。

脂質二分子膜 / リポソーム / ドラッグデリバリーシステム / 膜モデル / 膜融合 / ジャイアントベシクル / マイクロ流体 / マルチスケール解析 / ドラッグテリバリーシステム

昨年度は,脂質2分子膜に関して,分子シミュレーションの粗視化手法の一つである散逸粒子動力学(DPD)法により計算コードを構築した.本年度は昨年度得られたコードをもとに,DPD法による計算をさらに進め,分子動力学計算および実験結果との比較を通して,DPD法による結果の妥当性について詳細な検討を行い,以下の結果を得た.
・DPD法による計算結果は,膜面内の拡散係数に関しては実験値およびMD法の計算結果と良好な一致を示す.
・緩和時間と関連する回転相関関数に関して,疎水基の部分はMD法の結果と良好な一致を示すのに対し,親水基の部分は水分子の粗視化の影響により誤差が大きくなり,緩和時間を短く評価する傾向がある.
・膜面の熱揺らぎに対するスペクトル解析の結果は,低波数側において連続体理論より導かれる理論式に漸近する傾向を示し,さらにその結果を用いて見積もった曲げ剛性係数は実験結果と良好な一致を示す.
さらに,より粗視化されたDPD粒子を用いて,リポソームの形成とせん断流中における変形挙動のシミュレーションを行い,自発的にリポソームの形成,分裂が引き起こされることを示し,本手法が生体膜の融合現象を解析するために有効なツールとなることを示した.

【研究分担者】
田中香津生	東北大学	サイクロトロン・ラジオアイソトープセンター	リサーチフェロー	(Kakenデータベース)

【研究分担者】
崎山幸紀	東京大学	大学院・工学系研究科	助手	(Kakenデータベース)