薬 剤 学, 76 (3), 150‑155 (2016)≪若手研究者紹介≫

健康・医療に貢献する真の製剤・DDS 技術の開発を目指して

金 沢 貴 憲* Takanori Kanazawa
東京薬科大学薬学部製剤設計学教室
まってからは，この先生の下でどんな研究ができる

1．は じ め にのだろうという小さい頃の遠足の前日のようなワクワクドキドキの興奮が体中をかけめぐっていた．

「おもしろいことやろう！」
これは，私が東京薬科大学 3 年次の研究室訪問の2．卒論生時代の経験

ときに，製剤設計学教室の教授であった岡田弘晃先生（現東京薬科大学名誉教授，岡田 DDS 研究所所3 年次の後期試験後の春休みから，修士 2 年生の長）からかけられたお言葉である．当時，未知の世先輩の下で卒論研究が始まった．先輩は，非ウイル界であった卒論研究に対して漠然とした不安感を抱ス性の遺伝子ベクターであるカチオン性ナノ粒子のいていた私にとって，研究って面白いものなんだと開発を行っており，前半では，スプレードライ装置いう驚きとともに，まだ行くかどうかも決めていなを用いて様々な条件で調製したカチオン性ナノ粒子い学生に，入って来る前提で話されたその強引さにの粒子径やゼータ電位，電気泳動によるプラスミド魅力を感じ，この先生の下で研究がしてみたいと思DNA との複合体形成能，細胞を用いた遺伝子発現ったのを今も覚えている．ただ，そのときはそれか効率の定量などを一緒に行った．後半からは動物へ

ら 13 年も続けることになるとは夢にも思っていなの遺伝子導入実験が始まることとなった．当時の製かった．そもそも大のドラマ好きだった福岡生まれ

剤設計学教室では，動物を使った実験はほとんど行の私は，ドラマの舞台となることが多かった東京でわれておらず，他の研究室に投与のコツや方法を聞の一人暮らしにあこがれて上京しただけである．卒きながら習得した．数十匹のマウスへ投与したのち，業後は，地元に帰ろうと考えており，東京薬科大学摘出した臓器のホモジナイズ液中の遺伝子発現を測はあくまでも一時的な滞在場所としての認識でしか定するというものであるため，摘出とホモジナイズなかった．話した時の印象があまりに強烈であったの作業に膨大な時間を必要とし，徹夜で実験するこ

岡田先生に興味を持ち調べてみると，武田薬品工業ともたびたびあった．ただ，きついと感じたことはで 25 年ほど研究開発に携わり，ブロックバスター一度もなかった．はた目には大変そうに見えていたである長期徐放性注射剤，リュープリンの初期開発

ようだが，当時の私は，1 年間携わったナノ粒子がを手掛けた方であることが分かり，配属が正式に決動物に投与するとどんな結果になるのか本当に知り*2006 年東京薬科大学大学院博士前期課程修了，2006 年
東京薬科大学薬学部助手，2011 年助教，2010 年博士（薬学）取得．2014 年 4 月〜2015 年 3 月米国マサチュ
ーセッツ州ノースイースタン大学（Torchilin 教授）客員助教，受賞歴：日本薬剤学会第 21 年会最優秀発表者
賞， 第 38 回 製 剤 セ ミ ナ ー Postdoctoral Presentation
Award 他， モ ッ ト ー： 毎 日 楽 し く 生 き る． 連 絡 先：
〒192–0392 東京都八王子市堀之内 1432–1
E-mail: kanazawa@toyaku.ac.jp
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たくて知りたくて日々実験に夢中になっていた．実
際に動物での遺伝子発現が得られ，それら一連の研究成果が論文となったときの感動は今も忘れることができない．
卒論研究を通して，実験だけでなく，夜中の待ち時間で，先輩ににんにくがたっぷり入ったラーメンや大盛りのとんかつ定食をおごってもらったり，朝薬 剤 学 Vol. 76, No. 3 (2016)

まで気になる論文を互いに持ち寄り研究の話を交わしたりする毎日は，これまで経験したことのない充実したものであった．研究の楽しさを教えてくれたのは，まぎれもなくこのときの先輩であり，今も感謝の気持ちでいっぱいである．
研究室のゼミや飲み会で岡田先生の話を聞く機会が増えるにつれて，私の研究への思いは大きくなっていった．いつも「出口（薬を実際に使用する患者さん）を考えた，医療現場に真に必要とされる創薬研究をしなければならない．
」と熱く語っておられるのを聞いて，先生の下でもっと研究がしたいと強く感じていた私は，当然のように大学院に進学した．
進学の相談をしたときに，「面倒見たる．大学院に来ればもっとおもしろいことできるぞ」と言っていた
岡田先生が私に与えてくれた研究テーマは， HIVを標的とした粘膜 DNA ワクチンの開発 であった．
当初はこの壮大なテーマに，出口をイメージすることは全くできなかったが，とにかく教授について行こうという思いで粘膜免疫や DNA ワクチンに関する資料や論文を読みまくることから始めた．
3．HIV を標的とした粘膜 DNA ワクチンの開発
経粘膜 DNA ワクチンは体液性および細胞性免疫ばかりでなく，粘膜局所での免疫を誘導できるため，粘膜を感染の入り口としている様々なウイルス感染に対して現在も大きな期待が寄せられている．効果的な経粘膜 DNA ワクチン効果を得るためには，免疫関連細胞が豊富に存在する粘膜組織に抗原遺伝子

図 1 膣粘膜への遺伝子導入効率における性周期の影響（a）と各性周期の膣粘膜組織切片の HE 染色図（b）A：粘膜上皮層，B：粘膜固有層，Lumen：膣腔．

を発現させることが重要であるものの，分子量が数百万もある抗原遺伝子を粘膜内へ送り込むことはとたこのとき，本方法を用いて膣粘膜に効率的に遺伝ても困難であった．はじめに，ナノ粒子や市販の遺子発現させることで，皮内免疫や経鼻免疫に比べて，伝子導入試薬を用いて粘膜に遺伝子導入してみた

膣局所での抗原特異的 IgA 抗体産生および支配リンが，遺伝子発現は全く観察されなかった．そこで，パ節である鼠径リンパ節細胞からの IFN-γ 産生を有岡田先生からの提案で，経皮デリバリーで用いられ意に亢進することを明らかとした．ここまでの実験ていたエレクトロポレーション法を用いて粘膜への結果は運良く大学院 1 年生次に出すことができ，こ遺伝子導入を試みることにした．その結果，粘膜内れらの知見について，薬学会，DDS 学会，国際学会で遺伝子発現が認められ，さらに膣粘膜への導入をで発表することができた．

行う際にマウスの性周期に着目したところ，性周期学会発表で受けた質問の中で特に多かったのは，によって粘膜上皮層の厚さが変化し，上皮層が最もエレクトロポレーションを粘膜に適用するのは安薄くなる発情間期に遺伝子導入することで遺伝子発全なのか？

現効率が最も向上することを見出した（図 1）．これ

レーション法に代わる簡便で効果的な遺伝子導入方により，遺伝子の粘膜デリバリーのポイントとして法として，インスリンの自己注射デバイスとして皮粘膜上皮層の突破が重要であることが分かった．ま下や筋肉注射に用いられていた針無し注射器に着目

薬 剤 学 Vol. 76, No. 3 (2016)であった．そこで次に，エレクトロポ151した．針無し注射器は非侵襲的かつ簡便で投与組織っていた局所デリバリーや免疫系実験の経験を生かに広範囲に薬液を送達できること，また，針を用いせるのではないかと考えてのもので，一方，がん疾ないことから針刺し事故を防げることなど，HIV ワ

患に対しては今までやったことのなかった，遺伝子・クチンデバイスとして有望であると考えた．そこで，核酸の全身デリバリーに挑戦したいという強い思い

島津製作所と共同で，粘膜投与用針無し注射器を開からスタートさせた．

発し，粘膜 DNA ワクチンデバイスとしての可能性

アトピー性皮膚炎は慢性炎症と深く関わるアレルについてウサギを用いて検討した．その結果，粘膜ギー疾患の一つであり，TNF-α，IL-1，IL-6 などの投与用針無し注射器を用いてウサギ膣粘膜に遺伝子炎症性サイトカインの発現が関与している．そのたを導入することで，従来のシリンジ注射器に比べて，め，これら炎症性サイトカインに関わる因子は，ア局所の遺伝子発現を有意に増大させることに成功しレルギー・自己免疫疾患治療薬開発における創薬タた．また，この針無し注射器を用いてウサギの膣粘ーゲットとして期待されている．なかでも炎症性サ膜に抗原遺伝子を投与した結果，通常の針による注イトカインの転写因子である NF-κB は，すでにデ射器に比べて，膣分泌液中の IgA 抗体価および血球コイ核酸の標的因子として有効性を発揮しており，由来リンパ球での IFN-γ mRNA 量が有意に増大し，これを標的とした siRNA を用いれば治療効果までを針無し注射器の粘膜ワクチンデバイスとしての有用評価できるのではと考え，NF-κB のサブユニットの性が示された．大学院時代から 7，8 年かけて行った一つである RelA に対する siRNA（siRelA）を治療

本研究成果によって，日本薬剤学会第 21 年会最優核酸としたアトピー性皮膚炎治療システムの構築を秀発表者賞や第 39 回製剤セミナーの Postdoctoralテーマとした．論文調査やいくつかの予備検討の結Presentation Award などを受賞することができた．

果，アトピー性皮膚炎治療効果を得るには，粘膜ワ

テーマを聞いたときはどうしたらよいか全く分か

クチン同様に，免疫担当細胞が豊富に存在する表皮らない手探りなスタートで，多くの壁にぶち当たり下や真皮に核酸を送り届ける必要があることが分かながら不格好に進めた研究であったが，今では，こってきた．しかしながら，皮膚は，表皮の角質層との研究と共に成長できたと心から思える，そして愛顆粒層の細胞間のタイトジャンクションから形成さ

1）

着のある私の自慢の研究成果である ．
4．アレルギー疾患・がん治療に向けた
siRNA 製剤・DDS 技術の開発れる強力なバリア機能を有しているため，siRNA 単独投与では効果が期待できない．そこで，siRNA の皮内デリバリー法として，岡田先生，高島由季先生（現東京薬科大学薬学部准教授）が当時 siRNA キャ

博士課程に行くと決めていた修士 2 年生の冬，突リアの新しい素材として着目していた機能性オリゴ

然岡田先生に部屋へ来るように呼び出された．このペプチドを利用できないかと考え，可逆的にタイト流れは，確実に怒られるなぁと思いながら，部屋にジャンクションを開口するペプチドである AT1002

入ると，「来年から研究室の助手をやってみないと siRNA の投与後の安定性と細胞導入能が期待でか？」という驚きの打診だった．お金を払って博士

き る 細 胞 透 過 性 ペ プ チ ド Tat を 利 用 し た 新 し い

課程に行くよりも，給料をもらいながら研究ができsiRNA 皮内送達システムを構築した．その結果，る！という単純な考えで（実際そんなに甘いものでnaked siRNA に比較して，機能性ペプチドを用いるはないことがすぐに分かったが），研究室の助手としことで皮内深部まで siRNA を送達可能であることをての人生がスタートした．はじめは，大学院時代の見出した．さらに，この siRNA 皮内送達システムをテーマを続けていたが，徐々に，数名の修士課程の用いて siRelA をアトピー性皮膚炎発症マウス耳介へ学生を受け持つ機会をもらえ，2 つの研究テーマを適用した結果，強力な治療効果を発揮することを明新たにスタートさせた．当時遺伝子に代わる新たならかとした 2）．次に，本システムを保持した塗り薬薬として大きな注目を浴びていた siRNA によるアンタイプの siRNA 製剤開発を目指し，創傷治療のドレメットメディカルニーズ領域の疾患治療を大きなテッシングや細胞増殖の足場として医薬分野への応用ーマとし，標的疾患としてアトピー性皮膚炎とがんが期待されている，絹タンパク質の構成成分セリシを選択した．アトピー性皮膚炎は，大学院時代にやンを基剤とした siRelA 含有ハイドロゲルを開発し152

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図2

機能性ペプチド修飾ブロック共重合体のミセル構造た．その結果，本来の siRelA 活性に加え，セリシン性ペプチドの設計を試みた．新しい機能性ペプチド

ハイドロゲルによる皮膚保護効果と抗炎症効果を発は，細胞内導入能に関与するアルギニンとエンドソ揮することで，非常に優れた治療効果を示した．まーム脱出に関与するプロトンスポンジ効果を持ったた，このハイドロゲルはセリシンの濃度を調整する

ヒスチジンの両端にチオール基を持つシステインをことで内包する薬物放出をコントロールできること配置させることで，細胞外ではジスルフィド架橋にから，関節内滞留型の徐放性 siRelA 含有ハイドロゲ

より安定な核酸との複合体を形成させ，腫瘍組織内・ルを開発し関節炎モデル動物に投与した結果，発症

細胞質内の還元環境下ではジスルフィド架橋が容易率，関節部の肥厚，臨床スコアを顕著に抑制した．に切断されて複合体から核酸を放出させることが可このように皮膚や関節内への核酸の局所投与製剤の能となる．この多機能性ペプチドを Tat に代わるペ調製に成功し，これら研究に関していくつか特許をプチドとして，MPEG-PCL ブロックポリマーに結取得することもできた．

合させた多機能性ペプチド修飾 MPEG-PCL を同様がんを標的とした全身投与用の核酸キャリアの開に評価したところ，siRNA の細胞内動態およびマウ発では，抗がん作用を持つ siRNA の静脈投与後の体スへの静脈投与後の体内動態は向上し，血管新生因内動態のみならず，腫瘍組織到達後の腫瘍細胞内で子に対する siRNA の腫瘍増殖抑制効果を増大させの細胞内動態を向上できるキャリアが必要である．

ることに成功した．さらに，本キャリアを利用して，そこで，体内動態，なかでも血中滞留性および EPR

関 節 炎 リ ウ マ チ や 潰 瘍 性 大 腸 炎 モ デ ル マ ウスに（enhanced permeation and retention）効果によるsiRelA を静脈投与することで，優れた治療効果を示

腫瘍選択的送達性の付与を目的とし，水中で容易にすことも明らかとした．現在，これまでの知見をもナノサイズのミセルを形成する methoxy poly（eth-とに全身作用をする経口投与用核酸製剤の開発に着ylene grycol）/polycaprolactone）
diblock copolymers

手している．

（MPEG-PCL ブロックポリマー）を選択した．さらに，このポリマーに細胞内動態の向上を期待して，前述の細胞透過性ペプチドである Tat を修飾した

5．脳・中枢神経疾患を標的とした非侵襲的な脳への薬物送達システムの開発

MPEG-PCL-Tat の合成を行い，その機能を評価し助手になって 3 年目，岡田先生の主催する製剤設た．その結果，MPEG-PCL-Tat は水中で容易にナ

計学教室は大学院生 17 人という大所帯となっていノサイズのミセルを形成し，その表面に PEG 鎖とた．それに伴い，テーマを増やすこととなった私はTat ペプチドを配位していることが分かった（図 2）．

新たなテーマとして，固形がんへのデリバリーがでこれにより，表面に存在する PEG 鎖と Tat ペプチ

きるのなら脳腫瘍へもデリバリーできるのではない

ドの両機能を発揮することで，静脈投与後の血中滞かという単純な着想のもと，脳への DDS 研究を始留性や EPR 効果による腫瘍集積性の向上だけでなめた．もちろん，脳・中枢神経系には，アンメット

く，細胞実験においても高い siRNA の細胞内導入効

メディカルニーズ領域の疾患が多く，うまくいけば率，サイレンシング効果を示す核酸キャリアの開発

多くの疾患治療に応用できる研究になるのではとい

3）に成功した ．そこで次に，キャリアの細胞内動態う期待もあった．当時すでに脳室内に神経膠腫を植をさらに向上させることを目的として，新しい機能えるモデルラットの作製技術を確立していた尾関哲

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図 3 ラットへの蛍光標識 siRNA 投与後の脳内分布

也先生（現名古屋市立大学薬学部教授）から手技をPCL-Tat を併用することで，静脈投与に比べ有意に学び，蛍光標識した MPEG-PCL-Tat キャリアを静高い脳移行性を発揮し，鼻粘膜からの薬物の血中へ脈投与した際の腫瘍組織への移行性を検討した．その漏出を減少させることも明らかとした．次に，神の結果，当初の期待とかけ離れ，蛍光はほとんど観経膠腫モデルラットを作製し，カンプトテシンを封察できず治療効果を発揮するに至らないことが示さ入した MPEG-PCL-Tat ミセルを経鼻投与した結果，れた．その理由として，血液脳関門の存在により脳未治療の神経膠腫モデルラットや静脈投与群に比べへの送達が制限されていることは明らかであった．

有意な延命効果を示した．さらに，蛍光標識した血液脳関門の突破に何か良い方法はないか模索し続siRNA を MPEG-PCL-Tat を用いてラットに経鼻投けたところ，幹細胞を経鼻投与することで脳へ送り与したところ，静脈投与や naked siRNA の経鼻投込むことができるという論文にたどり着いた．これ

与に比べ，脳内の広範囲で蛍光が観察され（図 3），が突破口になるのではと，経鼻投与による脳への薬経鼻投与と MPEG-PCL-Tat を併用した脳への薬物物送達について調べてみると鼻から脳へは鼻粘膜上送達システムが低分子だけでなく核酸においても有皮層から嗅神経，三叉神経を通り脳の入り口となる効であることを見出した 4,5）．現在，本システムの虚嗅球や脳幹へつながる経路が報告されており，低分血性脳疾患やアルツハイマー病治療への応用ならび

子薬物だけでなく，ペプチドやタンパクなどを脳へに，より高効率な脳への高分子送達システムを構築送り込んだ論文を発見することができた．さらに，するため，鼻から脳への高分子の移行機構の解明に鼻から脳への薬物移行のバリアとして鼻粘膜上皮層取り組んでいる．このように，血液脳関門を介さずの突破が重要であること，バイオ薬物であれば粘膜非侵襲的に治療薬を脳へと送り込める可能性を示しでの安定性が問題となっていることも分かってきた本研究は，根治療法のない脳・中枢神経疾患に対た．そこで，低侵襲性かつ効果的な脳送達システムする効果的な薬物治療法の開発に貢献できるものとの構築を目的とし，この経鼻投与に加え，鼻粘膜上期待される．現在，静脈投与による脳疾患部位への皮透過性の向上と薬物保持能を期待して前述のDDS 技術開発についても研究を始めている．

MPEG-PCL-Tat を組み合わせた脳への薬物送達シ

6．終 わ り にステムを構築し，はじめに蛍光物質の脳移行性を評価することにした．その結果，経鼻投与と MPEG154

今回，自分のこれまでの研究生活について思いつ

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くままに書かせていただいた．この 13 年間，思いる真の製剤・DDS 技術の開発を達成すべく今後も覚通りに進んだ研究はほとんどないが，どの研究もあ悟をもって日々精進していきたい．

きらめずに最後までやりきってきた根性だけが唯一最後にこのような貴重な執筆の機会をいただきまの誇りである．小さなころから飽きっぽい性格の自した薬剤学編集委員の皆様に心より感謝申し上げま分がアカデミック研究者としてこれまで充実した楽す．

しい日々を過ごせたのは，研究の面白さや奥深さに取りつかれているのはもちろんであるが，これまで一緒にやってきた学生たちが自分と同じように研究を心から楽しんでいる姿を見るのがやめられなかったことも理由の一つである．また，幸運にも私の周りには，見本となるアカデミック研究者の先輩方がたくさんいたことも大きかった．特に，大学生時代から私を温かく見守りながら，壁にぶち当たったときや間違った方向に行きそうなときは，愛情をもってアドバイスしてくれる高島由季先生，尾関哲也先生には，これまで何度ご飯をごちそうになったか分からないことも含め，感謝してもしきれないご恩がある．また，数多くの同世代薬剤系研究者ともつながりを持つことができた．彼らとの交流は自分の研究者人生の大きなモチベーションとなっている．ここでは挙げきれなかったが，他にも多大な影響を与えてくれたかっこいい諸先輩方がたくさんおり，今，自分が薬剤系研究者としてなんとか歩んでいけているのも，このような周りのすばらしい先輩方・同世代・後輩の皆さまのおかげであることは間違いない．
そして，このようなすばらしい世界に飛び込ませて引 用 文 献1) T. Kanazawa, H. Okada, Delivery strategies fordeveloping vaginal DNA vaccine combinatingcell-penetrating peptide and jet injection: Mucosal
Delivery of Biopharmaceuticals: Biology, Challenges and Strategies, J. Neves and B. Sarmento, eds.,
Springer Science＋Business Media, New York,2014, pp. 367–378.
2) T. Uchida, T. Kanazawa, M. Kawai, Y. Takashima,
H. Okada, Therapeutic effects on atopic dermatitis
by anti-RelA short interfering RNA combined withfunctional peptides Tat and AT1002, J. Pharmacol.
Exp. Ther., 338, 443–450 (2011).
3) T. Kanazawa, K. Sugawara, K. Tanaka, Y. Takashima, H. Okada, Suppression of tumor growth bysystemic delivery of anti-VEGF siRNA withcell-penetrating peptide-modified MPEG-PCL nanomicelles, Eur. J. Pharm. Biopharm., 81, 470–477(2012).
4) T. Kanazawa, H. Taki, K. Tanaka, Y. Takashima, H.
Okada, Cell-penetrating peptide-modified block
copolymer micelles promote direct brain delivery
via intranasal administration, Pharm. Res., 28,2130–2139 (2011).
5) T. Kanazawa, F. Akiyama, S. Kakizaki, Y. Takashima, Y. Seta, Delivery of siRNA to the brain using acombination of nose-to-brain delivery and cell-penetrating peptide-modified nano-micelles, Biomaterials, 34, 9220–9226 (2013).

くれた岡田先生に改めて感謝申し上げたい．皆様へのご恩を返すためにも，人の健康・医療に貢献でき

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