成果報告書 2019年3月

本文へジャンプ

成果報告書詳細
管理番号20180000000275
タイトル平成28年度―平成29年度成果報告書 研究開発型ベンチャー支援事業/SUIによる企業化可能性調査等の実施/分解性ナノデバイスの開発及び製造・販売
公開日2019/3/23
報告書年度2016 - 2017
委託先名メディギア・インターナショナル株式会社
プロジェクト番号P14012
部署名イノベーション推進部
和文要約件名:分解性ナノデバイスの開発及び製造・販売
目的:新がん療法としての低侵襲性腫瘍封止療法用ナノデバイスを開発する。
> 原材料の選択および合成法の開発:
* 当初、自己組織型の脂質を利用したグリセリンエステル(MD1)を想定していたが、当該物質に細胞毒性が発生する可能性を否定できないことが判明した為、プランBの原材料にスイッチした。
* 新たな物質は既に医用材料として認可されている生体適合物質で、使用法が異なることから粒子径の調製および天然物原料からの合成による調製を目標とした。
* 第一に、石油系合成樹脂からなる高吸水性樹脂(MD2)をトライした。有機化合物であることから、機械的な粉砕による微粒子化に限界があることは予想していたが、サブミクロンまでの微細化に成功した。500 nm-600 nmの微粒子によるエマルションを調整し、in-vivo実験に臨んだ。
* 第二に、当初の目標である生体分解性を目指し、原材料として植物由来物質(MD3)を選択した。天然素材からの合成で、目標粒子径をナノレベルに調整する。
> 医療機器へナノ化調製法の開発:
* 腫瘍に特異的なEPR効果現象を利用して医療機器として作用する為、当該デバイスをナノサイズに微粒子化する必要があり、微粒子化の製法を複数トライし比較した。
* 乾式粉砕法(ナノジェットミル方式)、湿式破砕法(ビーズミル方式)を比較した結果、湿式法が粒子径の分散を抑制できることが分かり、粒径の制御・分級に関して継続して開発を継続する。
* 次のステップでは、合成プロセス工程にナノ微粒子化のプロセスを統合可能な新たな調整法を開発する計画である。
> マウスへの投与実験による抗腫瘍効果の確認:
* MD2にて抗腫瘍効果を認めたため、MD3にて同様の再現実験を行った。
* 実験環境としては、コントロール(生理食塩水のみ)、ヴィークル(デバイス無し:EtOH+Lip)、MD2、MD3の4種を準備し比較した。
* 投与ファクター:
* 投与量:投与直前の腫瘍体積を測定し、腫瘍体積の10%相当量。
* 投与濃度:MDxの重量%として10%
* 投与回数:1日1回x4回
* 投与部位:腫瘍直下(皮下5 mm程度)
* 抗腫瘍効果の測定データとして、i腫瘍体積の変化、ii生命活動レベルの可視化(ルシフェリン)の2種のデータを測定した。
* 腫瘍体積の測定は、測定者の個人差が大きく影響し、更に皮下への注射器による直接投与であることから、腫瘍のみの体積の正確な測定は極めて難しい。
* ルシフェラーゼ発光反応を用いて、阻血による増殖活動の低下に伴う光量の減少を測定する(装置名:IVIS)。
* マウス実験:結果と考察
> コントロールおよびヴィークルとの比較:MD2/MD3投与の腫瘍において、発光の減少が開始されるタイミングが早い。
> MD2とMD3の比較:MD3を投与した腫瘍の方が、僅かに早い傾向がみられる。
* MD2とMD3の膨潤速度の違いによると考えられる。
* 最終膨潤率はMD2の方がやや高いが、MD3の膨潤速度は極めて速い。
> 腫瘍の表面に壊死領域が出現することは、通常みられる現象で、腫瘍が増殖・増大することにより腫瘍の中心部が低酸素状態から壊死に至る。壊死組織は、ネクローシスにより細胞膜が破壊され細胞内容物が無秩序に貯留された状態となっている。
> 腫瘍部位の解剖観察:腫瘍周囲にMD2・MD3のゲル状物質が取り囲んでいると思われる領域がみられる。投与量の最適値が不定であるため、十分な阻血効果は見られなかったものの、部分的な阻血効果は発揮されたと思われる。
> 結論:部分的な阻血であっても、速やかに栄養血管を遮断することにより、細胞死を誘導する可能性が示唆された。引き続き、投与プロトコルの最適化、ナノ微粒子の均質化を目指して開発を加速する。
英文要約title:a development and manufacturing of nano-device
object:to develop nan nano-device for less-invasive cancer therapy
> Selection & Development for the material synthesis:
* At the beginning, a kind of glycerol ester (MD1) was to be a raw material. As there found some possibility of cytotoxicity, we have changed to the Plan B.
* The new material is already permitted as a medical use material. However, as the usage and application are different, we have developed the method of synthesis and granulation.
* At 1st. we tried petroleum polymer for MD2. Predictably, there was a limit of granulation, but we could reach the size of sub-micron like 600 nm under mechanical method. Then we exceeded the in-vivo experiments.
* At 2nd. We have selected some natural raw materials for MD3. Then we introduced a different granulation method.
> Development of nano-size medical device:
* As a medical device for the application of EPR (enhanced permeability & retention) effect, nano-size is a mandatory for its effect. We have tried several granulation methods.
* To compare the dry method: (nano-jet mill), and the wet method (beads mill), we are continuing to tune the wet method, which has potential of control on size distribution.
* As for the next step of development for MDX, we are going to develop a certain integrated synthesis and granulation process.
> In-vivo mice experiments to confirm the anti-tumor effect:
* As MD2 showed the effect before, we followed the same result by MD3 as a replication.
* We prepared the following 4 types injection liquid
* Control
* Vehicle: negative control
* MD2
* MD3
* Factors
* Volume of injection: 10% of tumor volume
* Injection times: once per day for 4 days
* Point of injection: right under the subcutaneous tumor
* Experiment Data as the anti-tumor effect
* Tumor volume change: As this is very sensitive on the individual difference, it would be appropriate for the validation.
* Photon count from the luminescence of luciferin as a tumor malignancy activity is to be the evidence of ischemia due to nano-device.
* Results & Discussion:
> Comparison to the control and the vehicle:
* TAs far as the initiation of decreasing timing of luminescence is concerned, that of MD2 & MD3 are rather earlier.
> Comparison between MD2 & MD3:
* That of MD3 has occurred earlier than that of MD2.
* The reason might be the difference of rate of reaction.
> We observed the necrosis part on the skin surface. This is common phenomena, after growing tumor. The center or inside tumor tissue caused hypoxia, then necrosis.
> We observed some material surrounding the tumor, which seems like a gel of nano-device. This was not enough to cause the shrinkage or degeneracy, shows the ischemia of vessels.
* Conclusion;
> Even if a partial ischemia, these experiments suggests to shut-off the feeding vessel quickly enough leading the cell death.
> The optimization of injection protocol, and the homogenization of nano-device are to be continued for the commercialization.
ダウンロード成果報告書データベース(ユーザ登録必須)から、ダウンロードしてください。

▲トップに戻る