成果報告書詳細
管理番号20100000002444
タイトル平成19年度~平成21年度成果報告書 深部治療に対応した次世代DDS型治療システムの研究開発事業 多機能化相変化ナノ液滴(長時間滞留、複メカニズムによる治療)の開発
公開日2011/4/20
報告書年度2007 - 2009
委託先名帝京大学
プロジェクト番号P06042
部署名バイオテクノロジー・医療技術開発部
和文要約 本プロジェクトの最終目標は、多機能化相変化ナノ液滴の開発で、長時間滞留および複メカニズムによる治療を可能とするものである。そこで、超音波造影、加熱作用、音響化学療法の作用を有する「パーフルオロペンタンの液滴とドキソルビシンを内封したトランスフェリン修飾バブルリポソーム」の開発と「担癌マウスにおける、パーフルオロペンタンのミセル液滴内封トランスフェリン修飾バブルリポソームの体内動態と腫瘍集積特性の評価および抗腫瘍効果」を検討した。
I. パーフルオロペンタンの液滴とドキソルビシンを内封したトランスフェリン修飾バブルリポソームの開発
パーフルオロペンタン(PFP)は沸点が29℃で、難水溶性化合物である点を利用して、Poly(ethylene glycol)-block-polylactide methyl ether(PEG-b-PLA)と超高圧ホモジナイザー(高圧乳化機、ナノマイザー)を用いて、約70 nmの液滴ミセルとした。この液滴ミセルをガラスフィルターハイドレーション法によってリポソーム化した。リポソームの脂質組成はPOPC:Cholesterol:DSPE~PEG(2000):DSPE~PEG~NHS= 63:31:1:5 m/mである。このときの封入効率は約80%で、1μm前後のリポソームとなった。これをナノマイザーで再度整粒して平均200nmのリポソームにした。リモートローディング法によってドキソルビシンを封入し、ヒトトランスフェリンをNHS基に反応さ、「パーフルオロペンタンの液滴とドキソルビシンを内封したトランスフェリン修飾バブルリポソーム」の開発に成功した。その構造を電子顕微鏡撮影によっても確認した。
 東北大工学部、梅村教授に再委託して、4種類の超音波プローブを開発し、以後の実験に用いた。4種類のプローブは、0.790MHz、1.66MHz、3.35MHz、8.25MHzで、集束超音波の発生が可能である。
 作製された集束超音波プローブを用いて、液滴のガス化による造影、キャビテーションに伴う20度前後の温度上昇と腫瘍組織の固化、その時ドキソルビシンから生じる一重項酸素をそれぞれ検出し、本バブルリポソームが機能していることを確認した。
II. 担癌マウスにおける、パーフルオロペンタンのミセル液滴内封トランスフェリン修飾バブルリポソームの体内動態と腫瘍集積特性の評価および抗腫瘍効果
 担癌マウスに対して、本バブルリポソームを腫瘍部位局所に投与して超音波照射による効果を観察したところ、造影効果が得られ、さらに腫瘍組織の固化と壊死も得られたので、生体内で機能していることを確認できた。しかしながら、生体内での安定性が十分でなく、腫瘍組織への分布、血中滞留性については、さらに改良する必要がある。
 バブルリポソームの新規製造法に関して、平成21年4月に特許申請(特願2009-113878)を行った。特許申請の関係で、発表論文、学会発表についての実績件数は少ないが、今後順次発表して行く予定である。また、これらの成果は、スパー特区(特区24)や厚労科研費等の助成研究に引き継いでいく予定で、現在進行中である。
英文要約 The final goal of this project is the development of the ultrasound sensitive multifunctional non-bubble formulation which can target to tumor tissue and treat it by multi mechanisms. To reach to this goal, “Development of the transferrin-bubble liposome encapsulating perfuluoropentan nano-droplets and doxorubicin” and “Biodistribution and anti-tumor effect of transferrin-bubble liposome encapsulating perfuluoropentan nano-droplets and doxorubicin in tumor-bearing mice” was studied.
I. Development of the transferrin-bubble liposome encapsulating perfuluoropentan nano-droplets and doxorubicin
Perfuluoropentan (PFP) is an echogenic agents, 29℃ in boiling point and hydrophobic. PFP droplets were made by Poly(ethylene glycol)-block-polylactide methyl ether (PEG-b-PLA) and high pressure homogenizer. PFP droplets were encapsulated by the grass filter hydration method and bubble liposomes (BLs) were made. Liposomal lipid composition is POPC:Cholesterol: DSPE~PEG(2000):DSPE~PEG~NHS= 63:31:1:5 m/m. Liposome size was reduced by re-treatment of high pressure homogenizer to about 200 nm. Doxorubicin was introduced by remote loading method and transferrin (TF) was conjugated to NHS residues to obtained TF-BL.  TF-BLs could bind to the TF-receptor on Colon 26 cells. Ultrasound irradiation against to TF-BLs introduced the gas bubbles from PFP droplets and the increasing temperature of about 20℃.  Ultrasonic transducer to trigger evaporation and initiate acoustic cavitation were entrusted to Professor Umemura (Tohoku University).
II. Biodistribution and anti-tumor effect of transferrin-bubble liposome encapsulating perfuluoropentan nano-droplets and doxorubicin in tumor-bearing mice
TF-BLs were locally injected into tumor tissue in Colon 26 tumor bearing mice and then ultrasound was exposed toward tumor tissue. Ultrasound image was obtained and further irradiation of ultrasound induced the necrosis of tumor tissue. These results indicated that TF-BLs could be useful for ultrasound imaging and treatment of tumor tissue. However, TF-BLs do not have enough stability and prolonged-circulation time in vivo.
The preparation method of TF-BLs was applied for a patent in May, 2009 (TOKUGAN 2009-113878). 
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