研究紹介

ドラッグデリバリーシステムとは

ドラッグデリバリーシステム(Drug Delivery System, DDS)は、体内における薬の投与量・部位・タイミングなどを精密にコントロールすることで、薬の効果を最大限に発揮させ、副作用の軽減を狙うことで、患者への負担を軽減する治療を目指す技術です。当センターでは、従来の注射や経口薬による投与方法で問題となっている患者への負担を減らすため、皮膚から薬を浸透させる『経皮ドラッグデリバリーシステム』を開発しています。

薬剤の皮膚バリア透過を制御

皮膚には、角質層と呼ばれる細菌やウイルス、外来の分子の侵入を防ぐためのバリア機能が備わっています。そのため、薬の皮膚透過性を上げるため、様々なアプローチが開発されてきました。その中には、超音波、エレクトロポレーション、マイクロニードルなどを使用する物理的経皮吸収促進法と、ベシクルや化学修飾を施したナノサイズの粒子を使う化学的経皮吸収促進法があります。当センターでは、親水性の薬物をナノサイズの粒子にして油中に分散させることで、皮膚中への薬剤透過を行っています。

Solid-in-oil (S/O) 化技術とは

親水性の薬剤を界面活性剤で包むことで、(1)数百ナノメートルサイズの小さな粒子にし、(2)油中に分散させることが可能となります。この二つのファクターを組み合わせることで、薬剤の皮膚への浸透性が向上しました。当センターでは、S/O化技術にさらなる改良を加え、薬剤の皮膚浸透性を向上させるとともに、次世代型の経皮ワクチン開発などを行っています。

S/O化製剤の調製方法

薬剤やタンパク質製剤の経皮デリバリー

通常、インスリン(分子量: 6000)のような巨大で親水性の分子は、皮膚バリアを透過しません。しかし、S/O化技術を利用することで皮膚内部へ浸透させることが可能となることが分かりました。図では、蛍光色素を標識したインスリンが、豚の皮膚内部へと浸透していく様子が観察されました。また、皮膚内部へと浸透したタンパク質は活性を保持しており、薬として機能することが明らかとなっています。その他にも、ジクロフェナクなど様々な薬剤の経皮デリバリーに取り組んでいます。

蛍光ラベル化インスリンの皮膚浸透性を、蛍光顕微鏡で観察することができました。 (bar=200 μm)
M. Goto et al., J. Control. Release, 131, 14 (2008). 

経皮ワクチンデリバリー

ワクチンは、細菌やウイルス等の感染を防いだり、重篤化を防止したりする目的の他に、アレルギーやガンなどの疾患の予防、治療に役立つと考えられています。ワクチンとして利用される分子には、ウイルスそのものや、タンパク質、ペプチド等がありますが、分子量の大きなことが経皮デリバリーにおける問題となっています。ワクチンのモデル分子としてオブアルブミンを用い、S/O化製剤にして経皮投与し、免疫を惹起することに成功しました。

最適化によりS/O製剤の浸透性が向上しました。
M. Goto et al., Med. Chem. Commun., 5, 20 (2013)
ポリアルギニン(R6)を含有させることにより、経皮ワクチンの投与効果が注射と同程度にまで向上しました。
M. Goto et al., Int. J. Pharm., 458, 334 (2013) 

化粧品成分の経皮デリバリー

S/O化製剤を用いる経皮デリバリーシステムを用いることで、ビタミンCやヒアルロン酸の経皮デリバリーを可能とし、化粧品VIVCOの商品化に成功しました。その他、多種多様な化粧品成分へと応用する研究に取り組んでいます。

S/O製剤を使用することにより、豚皮膚中に浸透するヒアルロン酸量が向上し(上)、蛍光顕微鏡写真でも確認することができました(下)。
後藤雅宏ほか,膜(Membraane),36(2),57 (2011)
後藤雅宏,ファインケミカル,39,49 (2010)