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アルツハイマー病治療に有用な脳移行性クルクミン含有脂質ナノカプセルの開発技術に関する基盤研究＜平成 26 年度助成＞

アルツハイマー病治療に有用な脳移行性クルクミン含有脂質ナノカプセルの開発技術に関する基盤研究田上辰秋（名古屋市立大学大学院薬学研究科薬物送達学分野）

4) Safinya CR, Ewert KK (2012) Materials chemistry: Liposome
面で優れている。リポソーム内水相には水溶性のNature, 489, 372-374.
化合物をリン質膜には脂溶性の化合物を封入する
5) Barenholz Y (2012) Doxil(R)-the first FDA-approved nano-d

はじめに1.

超高齢化社会の到来に伴い、今後日本を含む先ことができるため、リポソームは、いわゆる脂質controlled release : official journal of the Controlled Release Soc

進国諸国において、アルツハイマー病を含むメンナノカプセルということができる。
さらにリポソー
6) Pang Z, Feng L, Hua R, Chen J, Gao
H, Pan S, Jiang X, Zhang

タルヘルス関連疾患の患者数の増加が予想されてム表面には、化学修飾が可能である。特定の細胞
biodegradable polymersome holding doxorubicin and tetrandrineいる。現在アルツハイマー病に対する根本的治療や組織に集積するように、リガンドを結合させる
Molecular pharmaceutics 7 (6):1995-2005.

は存在しないことから、アルツハイマー病のメカ

7) Yu Y, Pang Z, Lu W, Yin Q, Gao H, Jiang X (2012) Self-asse
工夫がなされている。また、血中にリポソームがニズムの解明および治療・予防方法について、活with lactoferrin as novel drug carrier for brain delivery. Pharmace
投与された後も、リポソームが異物認識されない発に研究が行われている。

ように、ポリエチレングリコール（PEG）でリポ5）²。
ソームを被覆する工夫がなされているウコンの抽出成分であるクルクミンは健康食品として広く知られている。クルクミンは、抗炎症²ƤƣjaKpd#ĊÖ²作用・抗酸化作用に基づく様々な薬理活性を有する化合物としても知られており1）、炎症性疾患のみならず、がん・心臓病・脳疾患に対して治療効果が報告されている。クルクミンは、アルツハイ
マー病に対しても有効であるとの研究報告がある
2）。クルクミンは有用な性質を示す化合物として、数多くの顕著な薬理効果が in vitro 条件において²ƥƣBkBcnî
CD 5ĦjaKpdÉĒ
図 1. リポソームの模式図報告されている一方で、in vivo および実際の患者以上の背景より、本研究は脳組織にクルクミンに対して、顕著な治療効果を示している報告は、を効率的に送達するためのリポソーム技術に関すほとんどない。この原因として、クルクミンの体る基礎的検討を行った。血液脳関門には様々な受内動態の問題が挙げられる。クルクミンは消化管容体が発現していることから、それらのリガンド3）

吸収が著しく低く 、さらにアルツハイマー病のをリポソーム表面に化学修飾することにより、脳²Ʀƣ:nHjnƝjaKpd/%iBS[<jnƝ

ように脳に薬物を送達する場合、脳を外部から保組織移行率が向上するのではないかと考えた。今護する血液脳関門が存在するため、脳内に効果的回は、ポリペプチドであるインスリン、ラクトフェに送達する手段がまだ存在していないのが課題とリンをリガンドとしてリポソームに修飾し、基礎して挙げられる。

的な検討を行った。

リポソームは、リン脂質二重膜から構成された）
図 1）。リン脂質は、細胞二重膜の小胞である 4（構成成分であるため、リポソームは生体適合性の2.

方法

リポソームの 作 成： リポソーム は、薄 膜 水 和 法²Ƨƣ:nHjnƝjaKpd/%iBS[<jnƝj²²ƤƣjaKpd#ĊÖ²38

浦上財団研究報告書

Vol.24（2017）

により調製を行った。まず、リン脂質（DSPC/により定量し、リポソーム表面にインスリンおよCholesterol ）を有機溶媒に溶解し、ガラス試験管びラクトフェリンが修飾されていることを確認

内で脂質溶液を蒸発させることにより、脂質薄膜した。

フィルムを調製した。次に等張付近濃度のクエン²ƥƣBkBcnî CD 5ĦjaKpdÉĒ

酸を加え、振とうすることにより、リポソームを調製した。その後、エクストリューダーを用いる
ことにより、リポソームの粒子径を 100 nm 程度

4) Safinya CR, Ewert KK (2012) Materials chemistry: LiposomNature, 489, 372-374.に調整した。次に、透析カセットを用いてリポソー

5) Barenholz Y (2012) Doxil(R)-the first FDA-approved nano-ム溶液を透析し、リポソーム外水相を HEPES 緩²Ʀƣ:nHjnƝjaKpd/%iBS[<jnƝja

衝液で置換した。次にクルクミン包接官能基導入シクロデキストリンを添加し、インキュベーションを行うことにより、クルクミンをリポソームに導入した。リポソーム膜表面に修飾される PEG 脂質とポリペプチドを結合させるために、DSPE-PEG-

controlled release : official journal of the Controlled Release SoCDR,を用いたリポソーム封入法
6) PangFeng L, Hua
Chen J, Gao H, Pan S, Jiang X, Zhan
図 2. Z,クルクミン包接

biodegradable polymersome holding doxorubicin and tetrandrin
インスリン修飾リポソームおよびラクトフェリ
Molecular pharmaceutics 7 (6):1995-2005.
ン修飾リポソームの生体内分布については、イン
7) Yu Y, Pang Z, Lu W, Yin Q, Gao H, Jiang X (2012) Self-ass
スリン修飾およびラクトフェリン修飾リポソーム
with lactoferrin as novel drug carrier for brain delivery. Pharmac
を放射性物質であるトリチウムでラベルし、トリリポソームの生体内分布の評価：マウスに、トリチチウムラベルしたリポソームをマウスに投与し、²24 時間後のマウスの生体内分布および脳内移行²ƤƣjaKpd#ĊÖ²²Ƨƣ:nHjnƝjaKpd/%iBS[<jnƝja
量について比較検討を行った（ 図 3）。その結果、ウムラベルしたリポソームを投与した。その 24 時投与されたリポソームの多くは、肝臓および脾臓間後、マウスを安楽死させ、各臓器を摘出した。に蓄積していることがわかった。これは、マクロ臓器を細切もしくはホモジナイスした後、液体シファージをはじめとする貪食細胞によりリポソーンチレーションカウンターで測定を行った。

ムが非特異的に貪食されたことによるものである

NHS によるアミド結合を介した修飾によりリガンド修飾を行った。

3.

結果・考察と推察される。また、インスリン修飾リポソーム²ƥƣBkBcnî CD 5ĦjaKpdÉĒおよびラクトフェリン修飾リポソームの方がそれ

まず、はじめに、クルクミンをリポソーム内にらを修飾していない単なる PEG 修飾リポソームよ効率的に含有させるための封入技術の検討を行っりも多く肝臓や脾臓に蓄積していた。これは、そた。リポソーム内に薬物を封入する場合、クルクれらのタンパクに対する受容体がそれらの部位にミンは難水溶性薬物であるため、通常はリポソー発現しており、各臓器に蓄積したのではないかとムの膜の部分に含有させる方法をとる。この場考察される。脳への移行量を測定した結果、PEG²Ʀƣ:nHjnƝjaKpd/%iBS[<jnƝ

合、リポソームに含有される薬物含有量は制限される。リポソームに含有させる薬物量を改善するため、筆者は、シクロデキストリンという環状オリゴ糖のなかにクルクミンを包接し、その後、リポソームの内水相に移行させる方法を用いた（ 図 2）。この方法を用いることにより、クルクミンをリポソーム内部に高含量で封入できることを見出した。次に、リポソームに修飾されたイン
スリンおよびラクトフェリン量をタンパク定量法²Ƨƣ:nHjnƝjaKpd/%iBS[<jnƝ図 3. インスリン修飾リポソームおよびラクトフェリン
修飾リポソームの生体内分布

アルツハイマー病治療に有用な脳移行性クルクミン含有脂質ナノカプセルの開発技術に関する基盤研究39²Ƨƣ:nHjnƝjaKpd/%iBS[<jnƝjaKpd#ŔļşƋ

今後は、加齢マウスを使用し、検討を重ねていく予定である。加齢もしくはアルツハイマー病を発症した患者において、各受容体が健常に発現しているか否かの問題もあるため、加齢および疾患動物モデルの影響が今回提案したドラッグデリバリーシステムにどのように影響を与えるか検討する必要があると思われる。
図 4. インスリン修飾リポソームおよびラクトフェリン
修飾リポソームの脳移行量

謝

辞

修飾リポソームよりもインスリン修飾リポソーム最後になりましたが、本研究計画遂行についての方がわずかに蓄積している傾向を示し、さらに助成をして頂きました、公益財団法人 浦上食品・

ラクトフェリン修飾リポソームは、PEG 修飾リポ

食文化振興財団に深く感謝を申し上げます。まソームよりも有意に脳組織に蓄積しているというた、本研究の遂行にあたり協力いただいた、大学結果が得られた（図 4）。血液脳関門にもそれらの院生の太根将史くんに深く感謝を申し上げます。

受容体が発現しているため、脳内により多く蓄積する可能性が示唆された。他の研究者によっても文

ラクトフェリン修飾ナノ粒子の報告がなされてい

1) Menon VP, Sudheer AR (2007) Antioxidant and antiinflammatory properties of curcumin. Adv Exp Med Biol595, 105-125.

る 6, 7）。それらの報告は、今回得られた結果を裏づけていると言える。
4.

結論

今回、クルクミンを大量に包含するリポソームとして、クルクミン包接シクロデキストリンを利用したリポソームの調製を行った。今後さらなる検討が必要であるが、リポソーム内への封入率を高める技術として本研究は有用な知見であると言える。
この手法はクルクミン以外の化合物にも応用できるため、応用性が高い方法になると考えられる。
また、ラクトフェリン修飾リポソームは、ラクトフェリンを修飾していない PEG 修飾リポソームよりも多く脳内に移行していることが明らかとなった。これらの知見は、将来アルツハイマー病だけでなく、他の神経疾患に対するドラッグデリバリーシステムの開発おいて有用であると考えられる。

献2) Chin D, Huebbe P, Pallauf K, Rimbach G (2013)
Neuroprotective properties of curcumin in Alzheimer’s
disease--merits and limitations. Curr Med Chem 20, 39553985.
3) Anand, P., Kunnumakkara, A.B., Newman, R.A., Aggarwal,B.B., 2007. Bioavailability of curcumin: problems andpromises. Mol Pharm 4, 807-818.
4) Safinya CR, Ewert KK (2012) Materials chemistry:Liposomes derived from molecular vases. Nature, 489, 372374.
5) Barenholz Y (2012) Doxil(R)-the first FDA-approved nanodrug: lessons learned. Journal of controlled release : official
journal of the Controlled Release Society 160 (2):117-134.
6) Pang Z, Feng L, Hua R, Chen J, Gao H, Pan S, Jiang X,Zhang P (2010) Lactoferrin-conjugated biodegradable
polymersome holding doxorubicin and tetrandrine forchemotherapy of glioma rats. Molecular pharmaceutics 7(6):1995-2005.
7) Yu Y, Pang Z, Lu W, Yin Q, Gao H, Jiang X (2012) Selfassembled polymersomes conjugated with lactoferrin
as novel drug carrier for brain delivery. Pharmaceuticalresearch 29 (1):83-96.

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浦上財団研究報告書

Vol.24（2017）

Development of curcumin-loaded lipid nano-capsules against
brain tissues for Alzheimer’s disease
Tatsuaki Tagami
Graduate School of Pharmaceutical Sciences
Nagoya City University
The number of patients suffered from Alzheimer’s disease is increasing in developed
countries by the arrival of super aging society. The elucidation of mechanism and theeffective treatment are studying now. It is reported that curcumin, which is an extract fromturmeric has many kinds of pharmacological effect derived from anti-oxidant and antiinflammatory effect. According to articles, curcumin is effective against inflammatory
bowel diseases, cancers, heart diseases and mental health diseases such as Parkinson’s
disease and Alzheimer’s diseases. While curcumin has pharmacological effects in vitro,
this compound does not show therapeutics effect in vivo and in clinical. The major reason
is that the absorption of curcumin is poor and it is unstable in serum. If Alzheimer’s diseaseis treated with curcumin, the development of delivery system of curcumin against brain
tissue is important. In this present study, we tried to develop the efficient technology toincorporate curcumin into liposome by using cyclodextrin. Then polypeptide, insulin andlactoferrin was conjugated with the surface of liposome to deliver the liposome in brain
tissue. The biodistribution of insulin- and lactoferrin-conjugated PEGylated liposome wasinvestigated by using mice. Additionally, the accumulation of these liposomes in brain
tissue was also investigated. We found that lactoferrin-conjugated PEGylated liposome wasremarkably accumulated in brain tissue compared with PEGylated liposome. These results
suggest that lactoferrin-conjugated PEGylated liposome has possibility to deliver thecurcumin against brain tissue, although further study is necessary.