薬 剤 学, 79 (6), 288-293 (2019)≪若手研究者紹介≫

難水溶性薬物の消化管吸収に及ぼす過飽和溶解の影響とその評価法に関する研究

東野晴輝*

Haruki Higashino

摂南大学 薬学部 薬剤学研究室

1．はじめについて紹介したい．に

まず，筆者と薬剤学研究室との出会いについて述

2．難水溶性薬物の経口剤開発における問題点および吸収の律速過程

べたい．その後，当研究室での研究について紹介させていただきたい．筆者が学部学生の頃の摂南大学

現在の医薬品の研究開発では，生理活性ペプチド

薬学部では，研究室配属は 3 年生後期に行われる．

や抗体，核酸などのバイオ医薬品を除き，多くの低当時から薬剤学研究室は，人気のある研究室の一つ

分子医薬品は経口剤としての開発が進められる．しであった．配属システムはいわゆる抽選（くじ引き）かしながら，治療のターゲットとなる受容体や酵素である．希望者が多ければ成績の良し悪しにかかわに対して高い親和性を持った化合物が優先的に合らず，くじを引く．結果は，見事に「はずれ」であ成/選択されるため，候補化合物の多くは，水に対すった．当時の抽選会場では笑いが起きたことを今でる溶解性が低く，また代謝的に不安定であるなどのも覚えている．というわけで，学部 4 年生は，衛生理由から経口吸収性に乏しく，その後の開発が困難分析・生化学系の研究室で生活した．振り返るとことなるケースが報告されている．BCS（Biopharma-の頃に得た知識や手技は今でも役立っており，有意ceutics Classification System）class 2 に分類される義な生活を過ごせたと思っている．大学院博士前期

溶解性の低い薬物を経口投与した場合，十分な血中課程から，当時 准教授であった佐久間 信至先生（現曝露が得られない（消化管からの吸収率（F a）が小薬物送達学研究室 教授）の指導の下，大腸癌早期発さい）理由として，以下の 2 つの①溶解速度，②溶見を目的としたナノスフェアの開発を目指した DDS

解度が主な原因・律速過程と考えられる．

研究に従事した ．その後，博士後期課程で教授であ①固体からの溶解速度が膜透過速度よりも遅く，る山下伸二先生の指導の下，難水溶性薬物の消化管

そのため溶解した薬物は速やかに吸収されるも吸収に及ぼす過飽和溶解の影響とその評価法に関すのの，溶解速度が吸収全体の律速となり小腸滞．本編では，主としてその内容

留時間内には吸収が完了しない．膜透過性の高1）る研究に従事した

2, 3）

い Class 2 薬物に多く認められるケースで，微*2011.3. 摂南大学大学院薬学研究科博士前期課程修了，修士（薬学）取得．2014.3. 摂南大学大学院薬学研究科博士後期課程修了，博士（薬学）取得．2014.4.
日本薬剤学会第 29 年会最優秀発表者賞．2016.9. 日本
薬剤学会英語セミナー発表者賞．研究テーマ：難水溶性薬物の経口吸収，Lipid-based formulation に関する研究． 趣 味： プ ロ 野 球， バ イ ク レ ー ス 観 戦． 連 絡 先：
〒573–0101 大阪府枚方市長尾峠町 45–1E-mail: h-higash@pharm.setsunan.ac.jp288

粉化などの簡易な製剤学的手法によって溶解速度を速めることにより，比較的簡単に吸収改善が可能である．
②薬物自体の溶解度が低く，溶解飽和のために消化管内での薬物濃度が吸収に必要な濃度まで達しないことから吸収が不完全となる．これらの薬物は，溶解速度を改善しても吸収改善効果は薬 剤 学 Vol. 79, No. 6 (2019)

小さく，十分な血中曝露を得ることは難しい．

濃度と考え，その濃度の過飽和溶液を調製した．薬また，同じ化合物でも低用量では溶解速度律速物の臨床投与濃度の算出に用いた飲水量としては，であった場合でも，用量増加に伴って溶解度律アメリカ食品医薬品局（U. S. Food and Drug Admin-速へと変化していくため，毒性試験や用量比例

istration, FDA）で定められた臨床試験時の飲水量性の予測を試みる際にも溶解度律速は大きな問250 mL を用いた．アルベンダゾールの場合，臨床題となっている．

投与量は 200 mg であることから，臨床投与濃度は②のように，経口投与後の吸収が溶解度律速とな0.8 mg/mL＝800 μg/mL となる．同様にジピリダモ

る薬物の場合，消化管からの吸収率を改善するためール，ゲフィチニブ，ケトコナゾールの濃度は 200，には，溶解度そのものを改善する必要があり，近年1,000，800 μg/mL とした．図 1 に，solvent shift 法

では，過飽和製剤技術が広く利用されている．消化で調製した過飽和溶液中の溶解薬物濃度の時間推移

管内で過飽和溶解を起こすためには，固形製剤としを示した．また，対照としてそれぞれの薬物の原末て経口投与された薬物が一度，その飽和溶解度以上を FaSSIF に直接添加して調製した懸濁液中の薬物の濃度まで溶解させる必要がある．その代表的な製濃度をおよそのヒト消化管内の滞留時間である 4 時

剤学的手法として，塩や共結晶，非晶質固体分散体間まで測定した．その結果，4 種類全ての薬物にお製剤がある．また，Lipid-based formulation も消化いて，solvent shift 法で調製した過飽和溶液は，懸管内溶液中への分散や酵素による脂質消化，胆汁酸濁液よりも高い溶解濃度を示した．また，過飽和溶成分との相互作用などによって過飽和溶解を起こす

液からの析出パターンは，薬物によって大きく異な製剤技術である．しかしながら，in silico によるっており，以下の 3 パターンに分類された．

simulation 技術が進歩しているものの，経口投与後

1）アルベンダゾールの過飽和溶解の影響を精度よく定量的に予測する手初濃度は 800 μg/mL として調製したものの，実験法は未だ構築されていないのが現状である．本研究開始 5 分後に溶解していた濃度は 4 μg/mL 程度まで

では，まず in vitro において難溶解性薬物の過飽和急激に低下した．この時の濃度は，懸濁液中の濃度溶解過程を詳細に検討し，経口吸収後の吸収改善効に比べて約 3 倍高く，かつ 4 時間までほぼ一定の値

果を定量的に評価するためのパラメータを算出しを示したことから，アルベンダゾールの過飽和溶液

た ．

では，過飽和度は低いものの過飽和状態が長時間維

2）

3．In vitro 薬物溶解濃度推移に及ぼす過飽和溶解の影響持された．
2）ジピリダモール
過飽和溶液中では，実験開始から 30 分間程度はモデル薬物としては，BCS Class 2 に分類される

ほぼ 100% の薬物が溶解した状態で存在し，その後，アルベンダゾール，ジピリダモール，ゲフィチニブ，時間の経過とともに溶解濃度が減少した．2 時間後

ケトコナゾールを用いた．4 種類の薬物とも脂溶性の溶解濃度は約 100 μg/mL であり，その後，徐々にの指標となる logP 値が 3 以上であり，薬物分子自濃度が低下し，実験終了時においても過飽和溶液中体は極めて脂溶性が高く，水に対する溶解性は低い．の溶解濃度は，懸濁液中濃度よりも有意に高い値でこれら 4 種の薬物を DMSO に高濃度に溶解させたあった．

stock solution を絶食時ヒト小腸モデル液（Fasted3）ゲフィチニブおよびケトコナゾール

State Simulated Intestinal Fluid, FaSSIF pH 6.5）

ゲフィチニブでは，実験開始 5 分後に約 90% の中に添加することによって，各々の過飽和溶液を調薬物が溶解していたものの，その後，時間経過とと製した．過飽和溶液からの溶質の析出速度は，溶液もに溶解濃度は減少し 3 時間後には，懸濁液中濃度の過飽和度（過飽和状態で溶解している溶質濃度ととほぼ同じ値になった．ケトコナゾールでは，5 分飽和溶解度の比）に依存して変化することから，本後の溶解濃度は初期濃度の約 50% 程度であったが，研究では，出来るだけヒト消化管内の薬物濃度に近その後の濃度推移はゲフィチニブとほぼ同様であい濃度の溶液を調製した．それぞれの薬物の臨床投り，2 時間後には懸濁液中濃度とほぼ同程度となっ与量を，薬物服用時の飲水量で除した値を臨床投与た．

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図 1 In vitro 溶解濃度推移
アルベンダゾール（A），ジピリダモール（B），ゲフィチニブ（C），ケトコナゾール（D）．
懸濁液（○），過飽和溶液（●）．

表1In vitro 懸濁液および過飽和溶液の溶解濃度－時間曲線下面積（AUC dissolved）とその比（過飽和溶液/懸濁液）
AUC dissolved（μg・h/mL）

アルベンダゾール

懸濁液

過飽和溶液

AUC dissolved 比（過飽和溶液/懸濁液）

7±0.4

16±2 a2.3

a3.1

ジピリダモール

145±1

454±6

ゲフィチニブ263±10997±124 a

ケトコナゾール
a100±7311±36a3.8
3.1

p＜0.01, vs 懸濁液．

過飽和による溶解改善の指標として各薬物の溶解

査 熱 量 測 定（Differential scanning calorimetry,

濃 度－ 時 間 曲 線 下 面 積（AUC dissolved）お よ びDSC）を行い，その融点やガラス転移温度を原薬とAUC dissolved 比（過飽和溶液/懸濁液）を算出し，表 1

比較することにより，過飽和溶液の濃度推移に対すにまとめた．その結果，過飽和溶液とすることで inる薬物の結晶形の影響に関して考察した．図 2 にアvitro における薬物溶解量が 2～4 倍程度増大するこ

ルベンダゾール，ジピリダモール，ケトコナゾールとが明らかとなった．

について，それぞれ原末および過飽和溶液中析出物

4．過飽和溶液からの析出物の結晶形評価の DSC パターンを示した．In vitro での検討で過飽和状態が実験終了時まで維持されたアルベンダゾー

次に，過飽和溶液からの薬物の析出過程に明らか

ルおよびジピリダモールでは，明確なガラス転移温な違いが認められ，その原因を明らかにすることを度は観察されなかったものの，析出物では原末と比目的として，過飽和溶液から析出物について示差走べて明らかに低い温度に吸熱ピークが観察された．

290

薬 剤 学 Vol. 79, No. 6 (2019)図 2 原薬および析出物の DSC 測定結果
アルベンダゾール（A），ジピリダモール（B），ケトコナゾール（C）．
懸濁液（実線），過飽和溶液からの析出物（点線）．

一方，過飽和現象が 1 時間程度で消失したケトコナゾールの場合には，吸熱ピークは析出物，原末ともほぼ同じ温度に認められた．また，いずれの薬物に物の結晶形の検討が重要であることが考えられた．
5．In vivo 消化管吸収に及ぼす過飽和溶液の影響ついても，その原末に認められた吸熱ピークの温度最後に，過飽和溶解の in vivo 吸収に及ぼす影響には，薬物固有の融点とほぼ一致した．一般に，同一ついて検討した．図 3 に，各薬物小腸内投与後の血薬物では融点の高い結晶形が熱力学的に安定である

漿中濃度の時間推移を 4 時間まで観察した結果を示と考えられることから，アルベンダゾールおよびジした．いずれの薬物においても，過飽和溶液投与後ピリダモールの過飽和溶液からの析出物は原末よりの血漿中濃度は，懸濁液投与群よりも高く，過飽和も不安定な結晶多形を含んでいることが示唆されによる溶解濃度の上昇が in vivo での吸収率増加にた．したがって，アルベンダゾールおよびジピリダ寄与することが明らかとなった．それぞれの薬物にモールで過飽和状態が実験終了時まで持続した理由

ついて，図 1 に示した in vitro での溶解濃度の時間として，薬物が熱力学的に不安定な結晶形として析

推移と図 3 のラット血漿中濃度推移を比較すると，出し，原末薬物の飽和溶解度よりも高い濃度が維持

過飽和溶液中で一定の溶解濃度が 4 時間まで維持さされたものと推察された．一方，ケトコナゾールはれたアルベンダゾールでは，血漿中濃度もほぼ一定原末と同じ安定晶として析出したため，溶解薬物濃となり，実験終了時まで吸収が継続したものと推察

度は速やかに飽和溶解度まで低下したものと考えらされた．一方，ジピリダモールおよびケトコナゾーれた．ゲフィチニブについては十分量の析出物試料

ルでは，過飽和溶液中の濃度の低下に伴って吸収速が調製出来なかったため DSC 測定は実施しなかっ度が低下したものと考えられた．しかし，ゲフィチたものの，その過飽和濃度推移から，ケトコナゾー

ニブでは，in vitro では過飽和液中の濃度は速やかルと同様に安定晶の薬物が析出したものと思われに低下したものの，血漿中濃度はほぼ一定の値が維る．以上の結果より，過飽和溶液中で溶解している持された．これは，ゲフィチニブの体内半減期が極薬物濃度の推移を精度良く評価するためには，析出めて長い（ラット，イヌにおいて 3～6 時間，ヒト薬 剤 学 Vol. 79, No. 6 (2019)291

図 3 In vivo 血漿中濃度推移
アルベンダゾール代謝物（A），ジピリダモール（B），ゲフィチニブ（C），ケトコナゾール（D）．
懸濁液（○），過飽和溶液（●）．

表2

In vivo 懸濁液および過飽和溶液の血漿中濃度－時間曲線下面積（AUC plasma）とその比（過飽和溶液/懸濁液）
懸濁液

AUC plasma（ng・h/mL）
過飽和溶液

AUC plasma 比（過飽和溶液/懸濁液）

アルベンダゾール代謝物

327±681,240±236 a

3.8

ジピリダモール

18±255±293.0

ゲフィチニブ276±73651±104

ケトコナゾール

247±128

4,389±187 a

17.8

1,718±615

7,225±538 a4.2

ケトコナゾール＋ABTaa2.4

p＜0.01, vs 懸濁液投与群．

において 14～48 時間）ため，吸収された薬物は長同程度であり，in vitro での溶解量の増加が in vivo

時間血漿中に滞留し，今回の実験時間内では消失相での吸収量の増加に反映されたものと考えられた．

が検出されなかったものと考えられた．各薬物につしかしながら，ケトコナゾールの AUC plasma 比は，いて，血漿中濃度－時間曲線下面積（AUC plasma），AUC dissolved 比（＝3.1）に比べて顕著に大きな値とおよび過飽和溶解による吸収改善効果の指標としてなったことから，最後にその原因について検討した．

AUC plasma 比（過飽和溶液/懸濁液）を算出し，表 2に示した．AUC plasma 比より，過飽和溶液投与群で6．過飽和溶液による消化管，肝代謝への影響

は，アルベンダゾール，ジピリダモール，ゲフィチ

ケトコナゾールは CYP（Cytochrome P450）の基

ニブ，ケトコナゾールの吸収量は，懸濁液投与群に質となるため，過飽和溶解による消化管，肝代謝へ比べ 3.8，3.0，2.4，17.8 倍大きくなることが示さの影響が示唆される．そこで，本項では代謝酵素のれた．この値は，ケトコナゾールを除いた 3 種の薬影響を除外した条件で過飽和による吸収改善効果を物では，AUC dissolved 比（それぞれ 2.3，3.1，3.8）と評価した．CYP 阻害剤として 1-アミノベンゾトリア292

薬 剤 学 Vol. 79, No. 6 (2019)現在，医薬品候補として開発・選択される難水溶性化合物の数は増加しており，今後も本研究成果は有用であると考えられる．一方，中分子や高分子バイオ医薬品の開発も急速に進んでおり，今後もその開発は，加速するものと考えられる．その中で，薬剤学分野の研究者としてどのように展開していくべきかしっかり考えていきたい．
図4

In vivo ABT 全処理ラットにケトコナゾール投与後の血漿中濃度推移
懸濁液（○），過飽和溶液（●）．

終わりに臨み，これまでの研究に際してご指導，ご鞭撻賜りました摂南大学薬学部薬剤学研究室 山下伸二教授，薬物送達学研究室 佐久間信至教授，薬剤学研究室 片岡誠准教授，政岡祥江元助手，南景子

ゾール（ABT） によって前処理したラットに対して助教，元摂南大学薬学部毒性学研究室 藤森廣幸教授

ケトコナゾールの過飽和溶液，または懸濁液を投与をはじめ多くの先生方，ならびに公私ともに日々のし，血漿中濃度推移，AUC plasma 値を観察した．図研究やレジャーなど苦楽を共にした多くの卒業生，

4 に示すように，図 3D の結果と比べて，懸濁液投在校生に深甚なる謝意を表します．

4）

与後の血漿中濃度が有意に高くなった．AUC plasma値の比較においても，過飽和溶液投与では ABT 前処理群は非処理群の 1.6 倍，懸濁液投与では 7 倍高くなり，その結果，ケトコナゾールの AUC plasma 比は 4.2 に減少した（表 2）．この値は ABT 未処理群での値である 17.8 に比べて顕著に低く，また in vitroでの AUC dissolved 比 3.1 に近い値であった．以上の結果より，ケトコナゾールを懸濁液として投与した場
合には，消化管あるいは肝臓の CYP3A によって初回代謝を受け，全身循環血中への吸収が制限されていたのに対し，過飽和溶液投与では CYP3A が飽和し，全身血中への吸収率が過飽和による溶解度上昇の効果以上に大きくなっていたものと推察された．
7．終

わりに

以上，in vitro での溶解・析出過程と in vivo ラット消化管吸収率の変化を解析することによって，難溶解性薬物の消化管吸収に及ぼす過飽和溶解の影響を定量的に予測できることを明らかとした．また，過飽和溶解によって消化管や肝代謝が影響を受ける可能性も示された．

引用文

献1) S. Sakuma, H. Higashino, H. Oshitani, Y. Masaoka,M. Kataoka, S. Yamashita, K. Hiwatari, H. Tachikawa, R. Kimura, K. Nakamura, H. Kumagai, J. C.
Gore, W. Pham, Essence of affinity and specificityof peanut agglutinin-immobilized fluorescent nanospheres with surface poly (N-vinylacetamide) chainsfor colorectal cancer, Eur. J. Pharm. Biopharm., 79(3), 537–543 (2011).
2) S. Yamashita, M. Kataoka, H. Higashino, S. Sakuma,T. Sakamoto, H. Uchimaru, H. Tsukikawa, M. Shiramoto, H. Uchiyama, H. Tachiki, S. Irie, Measurement of drug concentration in the stomach after
intragastric administration of drug solution to
healthy volunteers: Analysis of intragastric fluid
dynamics and drug absorption, Pharm. Res., 30 (4),951–958 (2013).
3) H. Higashino, T. Hasegawa, M. Yamamoto, R. Matsui, Y. Masaoka, M. Kataoka, S. Sakuma, S. Yamashita, In vitro-in vivo correlation in the effect ofsupersaturation on intestinal absorption of BCS
class 2 drugs, Mol. Pharm., 11 (3), 746–754 (2014).
4) T. Hasegawa, S. Nakanishi, K. Minami, H. Higashino, M. Kataoka, Y. Shitara, S. Yamashita, Increasein the systemic exposure of primary metabolites ofMidazolam in rat arising from CYP inhibition or
hepatic dysfunction, Drug Metab. Pharmacokinet.,
32 (1), 69–76 (2017).

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