生体バリアの分子基盤を利用した経皮投与技術の開発

利用生物屏障的分子基础开发透皮给药技术

• 批准号: 10J02792
• 负责人: 高橋 梓
• 金额: $ 0.9万
• 依托单位: Osaka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2010
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2010 至 2011
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-10J02792/
• 关键词: 非侵襲性投与; タイトジャンクション; claudin; 粘膜・皮膚バリア制御; 非侵襲性投与; タイトジャンクション; claudin; 粘膜・皮膚バリア制御

昨今のバイオ医薬品シーズの増大、患者の生活の質(QOL)および高齢化に伴う嚥下困難な患者の増加を考慮すると、消化酵素による分解を回避でき、非侵襲性である経鼻・経肺・経皮投与が理想的な投与方法であると言える。しかしながら、元来粘膜・皮膚は外部環境から生体内部環境を保護するバリアとして機能しており、ごく一部を除き粘膜・皮膚バリアを効率よく透過しうる薬物は少なく、ここに非侵襲性投与法開発の難しさがある。98年に京大月田グループにより、タイトジャンクション構成蛋白質claudin(CL)が生体バリアを司っていることが見出され、現在までにCLには27種類の分子が同定されている。興味深いことに発現およびバリア能には組織特異性が認められ、CL-1は皮膚や粘膜、CL-4は粘膜、CL-5は血液脳関門においてバリア能を担っていることが明らかになっている。以上の背景を踏まえ、申請者は、CL-4 binder(C-CPE)をモデル分子として用いてCLを利用した新規薬物送達方法の開発、C-CPEの機能ドメイン解析、C-CPE194誘導体ライブラリの構築、CL binderスクリーニング系として発芽型バキュロウイルス(BV)発現系の構築を実施してきた。平成22年度は、BV発現系を用いたCL binderスクリーニング条件を設定し、C-CPE194誘導体ライブラリの中からCL-1binderのスクリーニングを試み、CL-1 and -4 binder(m19)を取得した。平成23年度は、Caco-2細胞単層膜培養系を用いた膜電気抵抗値(TEER)測定およびラット腸管ループ法により、m19がC-CPEに比して優れたタイトジャンクションバリア制御活性および粘膜吸収促進活性を有することを見出した。さらに、m19の機能ドメイン解析・立体構造解析により、m19とCL-1の結合に静電的相互作用が関与している可能性を見出した。今後、m19/CL-1、C-CPE/CL-1複合体の立体構造解析情報の集積を図ることで、druggable CL-1 binderの創出および創薬への展開が可能になるものと期待される。

考虑到生物药物种子最近增加，患者的生活质量（QOL）以及由于衰老而难以吞咽困难的患者数量的增加，可以说可以避免消化酶的降解，并且可以非侵入性地施用鼻，肺，肺，透射术或跨性别的给药方法。但是，粘膜和皮肤最初是保护生物内部环境免受外部环境的障碍，除了一小部分外，很少有药物可以有效地穿透粘膜和皮肤屏障，这就是为什么难以开发非侵入性给药方法的原因。 1998年，京都大学Tsukida组发现，紧密的连接组分蛋白Claudin（CL）控制着生物屏障，迄今为止，在CL中已经确定了27个不同的分子。有趣的是，在表达和屏障能力中观察到组织特异性，并且已经发现CL-1负责皮肤的屏障能力，而粘膜Cl-4负责粘膜，而Cl-5负责血脑屏障中的屏障能力。基于上述背景，申请人使用Cl-4粘合剂（C-CPE）作为模型分子开发了一种新型的药物输送方法，C-CPE的分析功能结构域，构建了C-CPE194衍生物库，并构建了一个发芽的baculovirus（bv）表达系统作为CL Binder筛选系统。在2010年，使用BV表达系统建立了CL粘合剂筛选条件，并尝试从C-CPE194衍生文库中使用CL-1粘合剂，以获得Cl-1和-4粘合剂（M19）。 2011年，通过使用CACO-2细胞单层膜培养系统测量膜电阻（TEER），并使用大鼠肠环方法测量膜电阻（TEER），我们发现M19具有与C-CPE相比具有出色的紧密连接屏障控制和粘膜吸收促进活性。此外，M19的功能域分析和构象分析表明，静电相互作用可能与M19和Cl-1的结合有关。将来，预计通过累积有关M19/CL-1和C-CPE/CL-1复合物的三维结构分析的信息，可以创建可吸毒的CL-1粘合剂并将其发展为药物发现。