倉田奨励金研究報告書 第 51 集｜2020 年度（第 52 回）助成
自然科学・工学研究部門：1 年助成■受領№1460

膜透過ペプチド固定化ヒアルロン酸を用いた非侵襲的成長ホルモン投与による成長ホルモン分泌不全症治療の可能性評価
代表研究者

伴野拓巳

摂南大学 薬学部 特任助教（受領時所属）
日本ベーリンガーインゲルハイム株式会社 薬物動態安全性研究部 研究員（現所属）

Therapeutic potential of non-invasive growth hormone dosage using
cell-penetrating peptide-linked hyaluronic acid against growth hormone
deficiency
Principal Researcher

Takumi TOMONO,
Faculty of Pharmaceutical Sciences, Setsunan University, Assistant Professor（Affiliation at the time of grant）
Pharmacokinetics and Non-Clinical Safety Dept., Nippon Boehringer Ingelheim Co., Ltd., Research Staff（Current affiliation）

本研究では申請者らの開発した吸収促進剤であるテトラグリシン-L-オクタアルギニン固定化ヒアルロン酸（G4R8-HA）を⽤いて、成⻑ホルモン（GH）分泌不全症に対する非侵襲的 GH 補充療法を確立することを目的とした。同疾患モデルマウスに GH と G4R8-HA の混合溶液を経鼻投与することで GH 単独経鼻投与に対し有意な体重増加を示し、その増加率は GH 単独皮下投与時と同等であった。これらの結果から、GH 経鼻投与に G4R8-HA を併⽤することにより非侵襲的な GH 分泌不全症治療が可能となることが示唆された。
The purpose of this study is to develop a non-invasive growth hormone (GH) dosing methodology using
tetraglycine-L-octaarginine-linked hyaluronic acid (G4R8-HA) against growth hormone deficiency.
Intranasal administration of a mixture of GH and G4R8-HA significantly increased body weight of GH
deficiency model mice compared with intranasal administration of GH alone, and the weight gain rate was
equivalent to the case of subcutaneous administration of GH alone. These results indicate the potential of
intranasal administration of GH combined with G4R8-HA for non-invasive therapy of GH deficiency.

1．研究目的

膜透過性が極めて低く、経口投与などの経粘膜的投成⻑ホルモン分泌不全症は、下垂体前葉機能低下

与法では吸収が乏しく上述の通り侵襲性の高い皮下症の一つであり、日本における指定難病に指定され注射で投与されている。本治療法では、ソマトロピている。現状、成⻑ホルモン分泌不全症の治療法は、ンを継続的に投与することにより正常な成⻑ホルモ遺伝⼦組換え天然型ヒト成⻑ホルモン（ソマトロピンの分泌リズムに近いパターンを作り出すため、最ン）を皮下注射することにより、患者体内で産生も低でも週 6 日以上の投与を必要とする。また、多くしくは⼗分に分泌されない成⻑ホルモンを補う補充の患者は自己注射により投与を行うこととなるもの療法のみである。一方、ソマトロピンはタンパク質の、針恐怖症や先端恐怖症を有する患者においてはであり高分⼦量かつ高水溶性の特徴を持つため細胞皮下注射により肉体的な苦痛だけでなく精神的にも倉田奨励金研究報告書 第 51 集｜2020 年度（第 52 回）助成
自然科学・工学研究部門：1 年助成

大きな苦痛を強いられることから、自己注射が困難

本研究では、成⻑ホルモン分泌不全モデルマウなケースも想定される。従って、本疾患治療においスとして 5 週齢において下垂体を摘出し成⻑ホルてはその投与方法が患者の QOL を大きく左右するモンの分泌を抑制し、7 週齢まで飼育した雄性 ddYこととなるといっても過言ではない。このような背マウスを⽤いて検討を行った。
先ず、これまでに正常マウスにおいて認められ経鼻や経口投与等の侵襲性の低い経粘膜的投与法をてきた G4R8-HA によるソマトロピンの経鼻吸収可能とする技術を確立することは本疾患治療に必要促進効果が成⻑ホルモン分泌不全モデルマウスに不可欠であると考えられる。申請者らはこれまでに、おいても認められるか否かについて検証を行った。

各種エンドサイトーシスの誘導を介して細胞に取り同モデルマウスにソマトロピンを単独または込まれる性質により、核酸やタンパク質をはじめとG4R8-HA と共に経鼻投与し、投与後 4 時間までしたバイオ医薬の送達キャリアとして注目されてい経時的に採血を行い遠心分離により血漿サンプルる膜透過ペプチドに着目し、新規吸収促進剤としてを得た。得られた血漿サンプル中のソマトロピン生体成分であるヒアルロン酸にテトラグリシンのス濃度を間接 ELISA 法により測定し、血漿中濃度推ペーサーを介して膜透過ペプチドのひとつである移から G4R8-HA による経鼻吸収促進効果を評価

L-オクタアルギニンを化学結合により固定化したテした。検討の結果、先行研究の正常マウスで認めトラグリシン-L-オクタアルギニン固定化ヒアルロられた結果と同様に成⻑ホルモン分泌不全モデル

ン酸（G4R8-HA）（図 1）を創製し、マウスにおいマウスにおいても単独経鼻投与ではソマトロピンて本高分⼦を併⽤することでソマトロピンを含むの吸収はほとんど認められなかった。一方、様々なペプチド医薬の経鼻吸収が飛躍的に促進され

G4R8-HA を共投与することにより顕著な血漿中ることを明らかにしてきた。本研究では、成⻑ホル濃度上昇が認められた（図 2）。以上のことから、

モン分泌不全モデル動物に対する同高分⼦を併⽤し

G4R8-HA は正常マウスだけでなく、成⻑ホルモたソマトロピンの経鼻投与による治療効果を検証し、ン分泌不全モデルマウスにおいても経鼻吸収促進

本技術を応⽤した非侵襲的成⻑ホルモン分泌不全症効果を発揮することが明らかになった。

治療法の確立を目指すことを目的とした。

Plasma concentration of somatropin(ng/mL )景から、ソマトロピンの細胞膜透過性を亢進させ、12ソマトロピン+G4R8-HA経鼻投与
ソマトロピン単独経鼻投与

1086420060

図 1 テトラグリシン-L-オクタアルギニン固定化
ヒアルロン酸の構造2．研究内容2.1 成⻑ホルモン分泌不全モデルマウスにおけるG4R8-HA によるソマトロピンの経鼻吸収促進効果の検証

120
Time (min)180240

図 2 経鼻投与後のソマトロピン血漿中濃度推移
n=4 または 5，ソマトロピン単独経鼻投与群の投与後 240分値のみ n=2 の平均値で示してある。

2.2 G4R8-HA を⽤いたソマトロピン経鼻投与による成⻑改善の評価
上記の結果から、G4R8-HA を共投与すること

倉田奨励金研究報告書 第 51 集｜2020 年度（第 52 回）助成
自然科学・工学研究部門：1 年助成により成⻑ホルモン分泌不全病態下においても経果と同様に成⻑ホルモン分泌不全病態下において鼻投与によるソマトロピンの吸収促進が可能であも G4R8-HA の併⽤によりソマトロピンの経鼻吸ることが示されたことから、次にソマトロピンの収が飛躍的に促進されることが明らかになった。

連続投与による成⻑改善効果の検証を行った。同

さらに、その吸収促進効果に基づくと考えられるモデルマウスに対して 6 日間連続でソマトロピン成⻑改善効果も皮下投与と同等に認められた。以を単独、または G4R8-HA と共に経鼻投与を行っ上のことから、これまで皮下投与のみで行われてた。また対照群として、溶媒のみを経鼻投与するいた成⻑ホルモン分泌不全症に対するソマトロピ群およびソマトロピンを皮下投与する群を加えてンの補充療法の一つとして、新たに G4R8-HA を検討を行った。本検討では、成⻑ホルモン分泌不併⽤した経鼻投与の有⽤性が示唆された。本投与

全症の症状の一つである低体重を評価の指標とし方法は非侵襲的であり患者の苦痛の少ない投与をて、連日体重を計測し試験開始前の体重に対する実現するとともに、針恐怖症などを有する患者の増加率（% of initial body weight）を算出することニーズに対しても非常に有⽤なものになると考えで成⻑改善効果の比較を行った。その結果、ソマられる。今後は経鼻投与されたソマトロピンがど

トロピン単独経鼻投与群では溶媒投与群と同様ののようなメカニズムで皮下投与と同等の成⻑促進体重推移であり、ほとんど体重増加が認められな効果を示すのか、また成⻑ホルモン分泌不全症のかったのに対し、G4R8-HA を共経鼻投与するこ

多様な病態に対する本投与方法の有効性等についとによりソマトロピン単独経鼻投与群に対して統て解析を進め、本技術の実⽤化を目指す。

計学的に有意な体重増加が投与後 1 日目から持続的に認められた。さらにその体重増加率はソマトロピンを皮下投与した場合と同等であることも明らかになった（図 3）。
ソマトロピン皮下投与
ソマトロピン+G4R8-HA経鼻投与

115

溶媒経鼻投与Weight gain rate(% of initial body weight)

ソマトロピン単独経鼻投与

110105*

*

12**

*

*

10095034Time (day)567

図 3 ソマトロピン投与後の体重推移
n=4 または 5，図中*は各時点におけるソマトロピン+G4R8HA 経鼻投与群（〇）のソマトロピン単独経鼻投与群（●）
に対する有意差（p<0.05）およびソマトロピン皮下投与群（■）との同等性（p≧0.05）を示す。

2.3 まとめ
本研究成果から、申請者らのこれまでの研究成