薬 剤 学, 74 (5), 316‑321 (2014)≪若手研究者紹介≫

バイオ医薬品の経粘膜デリバリー

亀 井 敬 泰*Noriyasu Kamei

神戸学院大学薬学部薬物送達システム学研究室

なろうとぼんやり考えていたのだが，その仕事と「薬1．は じ め に剤学」という学問の関連性が見出せなかった．一方

気づけば本稿の執筆時点において，筆者が大学院で，自分のやりたいことは果たして本当に病院薬剤に進学してから 10 年となる．節目の折，このよう師なのか，他にも選択肢があるのではないかとも考な寄稿の機会を与えていただいたことに，「薬剤学」え始めていた．それならば 3 年次後期の教室配属時

編集委員の先生方に厚く御礼申し上げたい．これをにそのヒントを掴めるような教室を選択しようと考機に自身の 10 年間を振り返り，研究者を志し現在え，髙山教授の主宰する薬剤学教室を希望し，そのの職に就くまでの経緯や，これまで主に進めてきたまま配属が決定した．薬剤学教室は，星薬科大学の「バイオ医薬品の経粘膜デリバリー」の研究内容を紹中で最も規模の大きな教室の一つであったため，将介させていただきたい．

来設計に関わる様々なことが経験できるであろうと安易に考えた．理由はどうあれ，ここでようやく本2．研究の道に進むきっかけ格的に「薬剤学」と向き合うことになった．

筆者が星薬科大学薬学部の学生だった頃，初めて薬剤学教室には髙山教授，武田（森下）真莉子講「薬剤学」という学問に触れたのは 2 年次後期の「物師，小幡誉子助手，大貫義則助手（職階は当時）に理薬剤学」の講義であった．恩師である髙山幸三教加えて，外国人留学生を含む大勢の大学院生が在籍授（星薬科大学・薬剤学教室）が担当されていたが，しており，病院薬剤師を目指す先輩，企業の研究者

実のところ筆者はあまり良い成績をとれなかったとを目指す先輩，アカデミアのポジションを狙う先輩記憶している．翌年の 3 年次前期には「製剤学」のなど様々で，筆者にとってすべてが新鮮に映った．

講義を受けたが，これもまた同様の成績であった．

もちろん研究・学術面でも，教室に配属されて初めその理由は単純で，当時の筆者は「薬剤学」に特別てわかったことがたくさんあり，「薬剤学」という学関心をもっていなかったからに他ならない．その頃，問の幅広さ・奥深さを知ることができた．特に当時，両親が薬剤師だったこともあり将来は病院薬剤師に髙山教授，武田（森下）講師とテキサス大学オース*2004 年星薬科大学薬学部卒業，2009 年同大学大学院薬学研究科博士後期課程修了（薬剤学教室，髙山幸三教授）．東京大学大学院薬学系研究科特任研究員（分子薬物動態学教室，杉山雄一教授），星薬科大学博士研究員（薬剤学教室），日本赤十字社血漿分画センター技術員を経て，2012 年より神戸学院大学薬学部薬物送達システム学研究室講師（レクチャラー）（薬物送達システム学研究室，武田真莉子教授）．趣味：テレビでサッカー観戦するのが楽しみ（家族をもってからは徹夜で欧州などのサッカーをなかなか見られないのが残念）．連
絡先：〒650–8586 神戸市中央区港島 1–1–3
E-mail: noriyasu@pharm.kobegakuin.ac.jp
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ティン校の Nicholas Peppas 教授が共同研究していたスマートハイドロゲル（Poly（methacrylic acid）
grafted with poly（ethylene glycol）：P（MAA-gEG））の発想に，これから研究を始めようとしている筆者は大きな感銘を受けた．消化管内 pH に応答した膨潤・収縮挙動を示すこの高分子キャリアは，胃内酸性条件下ではポリマー内部に薬物を保持し，小腸中性条件下で効率的に薬物を放出する．この特性を利用して，特にインスリンのようなペプチド・薬 剤 学 Vol. 74, No. 5 (2014)14/06/30 17:21

図 1 バイオ医薬品の経口吸収に対する種々の障壁

タンパク質性医薬品を飲み薬にしようという発想のようなことを研究していきたいかを考えてみた．

は，それまで筆者が浅く捉えていた「薬剤学」とは上述のように，教室配属時にはペプチド・タンパク異なるものであった．

質性医薬品（バイオ医薬品）を飲み薬にするという学部 4 年生に進級し，筆者に与えられた研究テーアイディアが非常に印象的であった．誰だって注射

マは「多孔性高分子膜のフラクタル構造と薬物透過はしたくないし，毎日使う薬であれば飲み薬が使い性の関連性」というものであった．当時修士課程 1やすいことは確かである．難解なテーマであるが，年であった柳川史樹博士（現・産業技術総合研究所）

注射剤からの開放を目指し患者の QOL やコンプラによるご指導のもと，自分の手で poly（2-hydroxy-イアンスを第一に考えた研究に関わりたいと思い，ethyl methacrylate）（pHEMA）多孔性膜を合成し，インスリンなどのバイオ医薬品の経粘膜吸収改善を

2-チャンバー型拡散セルを用いた薬物透過実験を行

メインに研究していた武田（森下）講師（当時）にい，走査型電子顕微鏡で膜構造を観察し，そしてそご指導をいただくことに決めた．の結果を自分なりに考察した気になっていただけで修士課程に進学した 2004 年 4 月より「細胞膜透

とても楽しかったことを覚えている．また，Fick の過ペプチドを利用したバイオ医薬品の消化管吸収改拡散式について改めて勉強するなど，今までテスト善」というテーマのもと，研究を進めていくことにのためだけに勉強してきた理論が初めて研究に結びなった．メインは動物実験であり，その方法の多くついたことも新鮮であった．これをきっかけにもっ（in situ closed loop 吸収実験や Ussing chamber 透と深く研究に関わってみたいと思い，学部卒業後は過実験など）は，研究生として薬剤学教室に在籍し星薬科大学大学院修士課程に進学することを決意していた青木芳延博士（杏林製薬株式会社）にご教示た．一方で，元々の希望であった病院薬剤師の選択いただいた．図 1 に示すように，バイオ医薬品の経肢をこの時点で捨てる必要もなく，大規模な病院で口製剤化を実現するためには，投与後の胃や小腸内の薬剤師の役割や臨床研究について学んでみたいとでの安定性や消化管粘膜透過性を向上することが必も考えていたため，6 カ月間の実務実習を含む臨床須である．上述した pH 応答性ポリマーの他にも多薬学コースを選択した（所属は薬剤学教室）．

種多様な高分子もしくは脂質キャリアなどがバイオ薬物の経口送達ツールとして精力的に研究されてい3．大学院修士課程

る．それらキャリア内にバイオ薬物を封入し，吸収かくして薬剤学教室での研究生活をスタートさ部位で効果的に放出したり徐放化させたりと，薬物せ，いよいよ学部生から大学院生へと一段ステージが消化管内環境から保護されるように製剤設計されが上がったわけだが，修士課程進学を機に改めてどている．しかし，キャリアを用いて消化管内におけ薬 剤 学 Vol. 74, No. 5 (2014)316-321̲08̲若手̲再.indd 317

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るバイオ薬物の安定性を改善できたとしても，必ずを決めた．

しも封入された薬物なり放出された薬物が効率的に4．大学院博士課程

小腸粘膜を透過して血中に吸収されるとは限らない．一方で，消化管粘膜透過性を高める吸収促進剤研究の道に進むという意志もようやく固まり，博なども古くから研究されているものの，その多くは士課程進学後は一層研究に専念することができた．

上皮細胞膜への傷害性や細胞間隙の開口作用を有す

引き続き武田（森下）准教授（当時）に指導を仰ぎ，るものであるため，安全面を完全に満たすわけでは修士課程での研究内容をさらに発展させていくことない．そこで，筆者らはバイオ薬物に粘膜透過能をにした．それまでは CPPs の中でオリゴアルギニン付与し，消化管粘膜つまり上皮細胞層の透過性を安（R8）のみに焦点を当てインスリン消化管吸収改善全かつ効率的に向上するためのツールとして，細胞を試みていたが，最適な吸収促進効率を有する CPPs

膜透過ペプチド（Cell-Penetrating Peptides：CPPs）を探索するため，各種 CPPs 併用時の吸収促進効率に着目した．

を in situ closed loop 実験により比較評価した．そCPPs とは，細胞内移行能を有するペプチドの総の結果（図 2），主要な CPPs のうち penetratin に称であり，塩基性ペプチドや両親媒性ペプチドなど

よる吸収促進効率が最も高く，インスリンのバイオに分類される．代表的なものとして，ヒト免疫不全アベイラビリティが最大で 35% にまで上昇することウイルス（HIV）-1 の転写活性化因子由来の Tat ペを明らかにした 2）．

プチド，人工的にアルギニンのみから合成されたオ

一方，新規吸収促進剤としての CPPs の有用性をリゴアルギニン（R8 など），さらにはショウジョウ

確立するためには，その促進メカニズムの解明が必

バエのホメオプロテインである Antennapedia 由来

須である．それまで，薬物もしくはキャリアと CPPsの penetratin などが挙げられる．修士課程の間はを化学的にコンジュゲートする方法が一般的な細胞

CPPs のうちオリゴアルギニンに焦点を当て，代表内薬物送達法であったのに対し，筆者らは両者を物的ペプチド薬物であるインスリンの消化管吸収を改理的混合液として投与するのみで効率的な薬物吸収善させることを目的に実験を進めた．特に，オリゴ改善を達成した．コンジュゲートせずに吸収を促進

アルギニンをインスリンと物理的に混ぜて小腸内にさせることが可能であれば，薬理活性部位への影響投与しただけでその吸収性を顕著に増大できること，を懸念する必要がなく，また混ぜて投与するだけとアルギニン残基数や構成アミノ酸の立体異性がインいう簡便な方法であるため，その利点は極めて大きスリン吸収促進効率に影響すること，さらには，オい．筆者らは物理的混合液を介して吸収改善を達成

リゴアルギニンは粘膜傷害性を示さず安全性が高い

した要因として，薬物および CPP 間の分子間相互ことなどを明らかにし，CPPs がバイオ医薬品の経作用が関与しているとの仮説を立て，これについて口製剤化を可能にするための有用なツールとなる可検証した．表面プラズモン共鳴（SPR）を利用して，能性を示すことができた 1）．修士課程を修了する時

等電点の異なる 16 種のペプチドと R8 の分子間相互期になると，運良く論文 1 報もしくは 2 報分くらい作用を解析した結果，インスリン，グルカゴン様ペの実験データが蓄積していた．

プチド-1（GLP-1）およびガストリンのみが R8 に一方で臨床薬学コースを選択した筆者は，修士課対する親和性を示したのに対し，カルシトニンやエ

程 2 年間のうちの 6 カ月間を実務実習生として慶應

キセンディン-4 を含むその他の 13 種のペプチドは義塾大学病院薬剤部で過ごし，病院薬剤師の業務全R8 との相互作用を示さなかった．
さらに分子間相互般を学んだ．臨床研究に関わることはできなかった作用の認められたインスリン，GLP-1 およびガストが，文献セミナーに参加し臨床研究の文献を発表す

リンの吸収のみが R8 の併用により促進されたことるなど知識を深めることができた．病院実習を終えから，分子間相互作用と吸収促進作用の関連を示すた頃には，修士課程修了後の進路も決めなければなことができた 3）．また，東京大学大学院の杉山雄一

らず，研究者を目指すか病院薬剤師として就職する教授（当時）からご助言をいただき，インスリンとかの選択に迫られたが，最終的には研究を介して医R8 間の相互作用について詳細に解析した結果，1 分療に貢献したいという方が優り，博士課程への進学

子のインスリンの消化管吸収を促進させるためには

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図2

種々の細胞膜透過ペプチドによるインスリン消化管吸収促進作用

2 分子以上の R8 が結合する必要があることを明ら
3）に結合した他方の分子の結合量をダイレクトに測定することのできる表面プラズモン共鳴（SPR）を利かにした ．
博士課程の後半では，理化学研究所分子イメージ用した手法であり，結合型濃度を感度良く見積もる

ング科学研究センター（現・ライフサイエンス技術ことができた．ついに期待した結合センサーグラム基盤研究センター）との共同研究にも関与させていが得られたとき，たまたま近くにいた先輩の 1 人とただいた．ここでは，渡辺恭良センター長をはじめ立ち上がって喜んだことを覚えている．苦労して得とする医学，合成化学，放射化学などの様々な分野られた成果であるからこそ，達成感や喜びは大きかの先生方にご指導をいただき，CPPs 併用投与を介った．たくさん論文を書くことももちろん大切であしたインスリン消化管吸収促進作用の in vivo PET

るが，大学院生にとっては試行錯誤した過程を経てイメージングにも成功することができた 4）．最新の実った研究こそ将来の糧となるように思う．

研究装置に触れることができたことも，貴重な経験となった．

5．ポスドク時代および日本赤十字社
血漿分画センター

大学院での研究を振り返ると，当然，試行錯誤の連続であった．うまくいった実験（つまり論文を出2009 年 3 月に星薬科大学大学院博士課程を修了すまでに至った実験）はごく一部であり，大半の実し学位を取得した後は，東京大学大学院薬学系研究験は実験をするための実験（予備検討）であったし，科・分子薬物動態学教室（杉山教授（当時））に特任期待通りの結果が得られなかった実験の方がはるか研究員として在籍させていただいた．トランスポーに多かった．例えば，上述の薬物‑CPP 間相互作用ターに関する研究に従事し薬物動態の考え方を勉強を解析する際，その測定法を確立するまでに 1 年以させていただき，加えて新たな研究分野の先生方や上苦戦が続いた．結合型濃度と非結合型濃度を感度

学生との出会いは筆者にとって貴重なものであっ良く分離する必要があり，開始当初は限外ろ過法やた．その後また，星薬科大学・薬剤学教室（髙山教平衡透析法を利用して検討を進めていた．しかし，授）において博士研究員として在籍させていただい

対象がペプチドやタンパク質となるとこれらの方法た際には，大学院時代の研究を続け，オリゴアルギ

では測定を妨げる要因が多く，詳細な解析には至らニンによるインスリン吸収促進メカニズムに関するなかった．苦戦の末たどり着いたのが，一方の分子解明研究を進めた．特に，Caco-2 細胞を用いた in

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図3

細胞膜透過ペプチドを利用した経鼻投与型バイオ薬物脳内デリバリー

vitro 評価に基づき，オリゴアルギニンがエネルギーている．鼻粘膜上皮中の嗅神経が，篩骨篩板を通過非依存性経路を介してインスリンの消化管上皮細胞し脳の先端部位である嗅球へと通じていることが古の透過性を促進していることを明らかにした 5）．

くから知られている．この嗅神経の軸索もしくはそ東京大学と星薬科大学で計 2 年のポスドク生活をの周囲腔を介して薬物が脳内へと直接移行すること過ごした頃には年齢も 30 代間近になっていたので，から，血液脳関門を介さず薬物を効率的に脳へと送そろそろ流動的なポジションではなく安定した研究達する有効なルートとして注目されている（図 3）．の仕事に就こうと考え，ポスドク終了後の 2011 年

投与が非侵襲的であることに加え，全身血中におけ4 月に日本赤十字社血漿分画センター（現・血液製る薬物の不必要な濃度上昇を伴わないことも大きな剤機構）に入社した．技術開発部という部署に配属利点である．従って，経鼻投与は極めて魅力的な脳となり，そこでは三浦裕也技術開発部長によるご指への薬物送達手法であると期待されるが，分子量の導のもと血漿タンパク質（特に血液凝固因子および大きいバイオ薬物の場合には鼻腔から脳への移行効その補因子）の新たな分離精製技術の開発や体内動率が低下するため，その利点を最大限に活用するこ態特性評価に従事した．研究に加えて，実際の製造とが難しい．そこで筆者らは，CPPs の細胞内移行ラインにも関わることができ，さらには患者のニー能を利用して効率的に鼻粘膜上皮細胞もしくは嗅神ズをダイレクトに聞くことができたので，製造プロ経細胞にバイオ薬物を取り込ませ，その結果効率的セスの改善点や求められる製剤開発など，目的意識な脳移行を可能にすることを試みている．本研究のをより明確にして研究する重要性を再認識させられ結果については，今後の成果報告に期待していただ

た．

きたい．
6．神戸学院大学薬学部に着任して6 年制となった現在の薬学部教育において，特に私立大学では学生の研究意欲を高めるのはなかなか

日本赤十字社血漿分画センターでは正社員として難しい．今年度で研究室が立ち上がって 3 年目となの雇用であったため，入社時には永く勤めようと考り，試行錯誤してきた結果もあって，以前よりは研えていた．そのような中，星薬科大学から神戸学院究室らしくなってきたように感じられるが，筆者が大学に教授として移られることが決まっていた武田学生だった頃のように学生全員（当時は大学院生で（森下）准教授（当時）に再びアカデミアの世界に誘あったが）が切磋琢磨して研究を進めるという文化っていただき，2012 年 4 月より武田（森下）教授のを構築するにはもう少し時間がかかりそうである．

主宰する神戸学院大学薬学部・薬物送達システム学

思えば，筆者が大学院生として研究をしていた頃に研究室の講師（レクチャラー）として教育・研究をは，その楽しさを教えてくれた先輩が何人もいた．

開始した．

修士課程に入りたての頃にポスドクとして在籍して神戸学院大学着任後は，上述の CPPs を用いて鼻いた中村宏司博士（現・テルモ株式会社）や，いつ腔から脳へとバイオ医薬品を送達する試みに着手しも相談にのってくださった大貫助教（現・薬剤学教320

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室講師），1 学年上の身近なお手本であった山縣哲雄ができた．現在に至るまでご指導いただいたすべて博士（現・Merck KGaA）の存在は筆者にとって貴の方々にここで深く謝意を表すとともに，今後も精重であった．
薬物送達システム学研究室には 4〜6 年

力的に薬剤学研究を進めることで恩返しをしたいと生の 3 学年がやっと揃ったばかりであり，彼らにと考えている．って同じ目線で研究の面白さを一緒に体験してくれ

引 用 文 献る大学院生のような存在がいない．筆者自身が研究の面白さや意義を学生に最大限伝えることにより，昨今求められている研究マインドをもった薬剤師を一人でも多く育成・輩出したいと考えている．
7．お わ り に
本稿で紹介したように，筆者はこれまで「バイオ薬物の経粘膜デリバリー」をメインに研究を進めてきた．星薬科大学薬剤学教室に配属されなければこの研究テーマに出会わなかったであろうし，研究の道を志すこともなかったかもしれない．これが偶然なのか必然なのかはわからないが，筆者にとって人生最大の岐路であったと実感する．学生にとっては，一見興味ないものの中に将来のヒントが隠れているかもしれないのだから，可能性を狭めず多くの経験をしてほしい．もしそれが研究であるとしたら，喜んでその面白さを伝えていきたい．
今回改めて 10 年間を振り返り，多くの先生方や先輩方にお世話になってきたことを再確認すること

1) M. Morishita, N. Kamei, J. Ehara, K. Isowa, K.
Takayama, A novel approach using functional
peptides for efficient intestinal absorption of insulin, J. Control. Release, 118, 177–184 (2007).
2) N. Kamei, M. Morishita, Y. Eda, N. Ida, R.
Nishio, K. Takayama, Usefulness of cell-penetrating peptides to improve the intestinal insulin absorption, J. Control. Release, 132, 21–25 (2008).
3) N. Kamei, M. Morishita, K. Takayama, Importance of intermolecular interaction on the improvement of intestinal therapeutic peptide/protein absorption using cell-penetrating peptides,
J. Control. Release, 136, 179–186 (2009).
4) N. Kamei, M. Morishita, Y. Kanayama, K.
Hasegawa, M. Nishimura, E. Hayashinaka, Y.
Wada, Y. Watanabe, K. Takayama, Molecular imaging analysis of intestinal insulin absorption
boosted by cell-penetrating peptides by using
positron emission tomography, J. Control. Release, 146, 16–22 (2010).
5) N. Kamei, Y. Onuki, K. Takayama, M. TakedaMorishita, Mechanistic study of the uptake/permeation of cell-penetrating peptides across a
Caco-2 monolayer and their stimulatory effect onepithelial insulin transport, J. Pharm. Sci., 102,3998–4008 (2013).

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