薬 剤 学, 73 (6), 356‑361 (2013)≪研究室紹介≫患者に優しい製剤を目指して

瀬田

康生*

Yasuo Seta

東京薬科大学薬学部医療薬物薬学科製剤設計学教室を目指している．

1．は じ め に

これらの研究テーマは従来から製剤設計学教室で私，瀬田は本学に 2012 年 1 月に赴任する直前ま行われていたもので，今回ご紹介する当教室の主なで製薬企業（現第一三共株式会社）に籍を置いてい研究内容もその大部分は前任者である岡田弘晃先生た．1980 年に干葉大学薬学研究科（博士前期課程）（現（株）岡田 DDS 研究所所長），高島由季准教授を修了後，当時の三共株式会社に入社．以後 30 年および金沢貴憲助教の寄与によるところが大きいこ

以上，研究所で製剤設計とプレフォーミュレーショとを予め述べておく．

ン関係の仕事を続けてきた．この間，1988〜1990

2．核酸医薬とキャリア

年の米国ユタ大学への留学や 2007 年の企業統合による第一三共株式会社の誕生という研究者あるいは病気の原因あるいは進行にかかわる特定の塩基配企業人としての大きな変化を経験したが， 医薬品を列や特定のタンパク質を認識して遺伝子発現を抑制創り，育てるという目的意識は一貫していた．ししたり，タンパク質の機能を阻害したりする，核酸かし，今回の変化は， 人を育てる ことに目的意識医薬品が最先端の分子標的医薬として期待されていが大きく変わることになった．私の企業での経験が，る．がんをはじめ，眼科疾患，感染症，循環器疾患，未来の創薬研究者や薬剤師のお役に立てるのではと炎症や自己免疫疾患，脳神経疾患などの幅広い領域考え，大学へ移ることになった．同時に研究内容もに対して研究・開発が進められている．核酸医薬に企業での製薬技術を中心としたものから核酸医薬をはアンチセンス，リボザイム，small interfering RNA

扱う Drug Delivery System（以下 DDS）や可溶化（以下，siRNA），デコイ核酸，アプタマー等があり，技術に変わった．核酸医薬のためのキャリアとしてそれぞれ構造や作用機序が異なる．これらの中で，のナノミセルの最適化を目指した製剤設計やナノ粒海外で多くのアンチセンスと siRNA が開発されてい子化，自己乳化型 DDS 製剤といった難溶性化合物

る．siRNA は 21–23 塩基よりなる二本鎖 RNA で，の可溶化による経口吸収性の向上の検討を行ってい1998 年に発見された RNA 干渉（RNA interference）

る．現在は網膜疾患（加齢黄斑変性症など）・脳腫瘍により，mRNA を切断して標的タンパクの発現を抑などの未だ有効な治療法がない疾患の治療を目指制することで薬効をあらわす．

し，非侵襲的な点眼ならびに経鼻投与による標的化

核酸医薬は，mRNA の特異配列などの従来の医薬DDS 製剤の設計等に取り組んでいる．さらにこれら品とは全く異なる分子を創薬標的としているため，の研究を通じて，創薬のできる 6 年制薬剤師の育成

特異性が高く，また，比較的低分子（必要な配列塩基数が少ない）で化学合成が可能なため，生産が容*〒192–0392 東京都八王子市堀之内 1432–1
TEL / FAX：042–676–4490
E-mail: setayas@toyaku.ac.jp356

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易で品質的には安定性が高く，規格設定等も容易であると考えられる．しかし，核酸は血液中では短時薬 剤 学 Vol. 73, No. 6 (2013)13/10/02 18:30

図1

教室メンバーの集合写真（2013 年 4 月撮影）映画・TV ドラマのロケで良く使われる正面階段にて
前列中央が瀬田，左隣が高島准教授，右隣が金沢助教．

間で分解され，組織・細胞移行性がないため，化学修飾や細胞膜透過配列の付加，キャリアへの封入などの DDS が必要である．目的以外の非特異的な遺3．癌疾患治療のための多機能性 siRNA キャリアの開発

伝子の発現抑制効果であるオフ・ターゲット効果，癌治療効果を持つ siRNA の静脈注射によって強インターフェロン産生誘導による副作用等の課題も力 な 抗 腫 瘍 効 果 を 発 揮 す る に は， 静 脈 投 与 後 の多い．しかし，核酸医薬の製剤的および製薬技術的

siRNA の体内動態のみならず，腫瘍組織到達後の腫課題であるヌクレアーゼに対する安定性や組織・細瘍細胞内での細胞内動態を向上させるキャリアが必

胞移行性に関しては各種キャリアの開発も進んでい要である．当教室では，体内動態，なかでも PEG 鎖る．またターゲッティング能，細胞膜透過性や細胞による血中滞留性および Enhanced Permeation and

内動態にすぐれたキャリアの開発により投与量が低Retention（EPR）効果による腫瘍選択的送達性の下すれば製造コストも改善されると期待される．

付与を目的として水中で容易にナノサイズのミセル

このように核酸医薬にとり核酸を細胞内に有効なを形成する methoxy poly（ethylene glycol）/poly-形で配送する DDS であるキャリアは重要な要素とcaprolactone diblock copolymers（以下 MPEG-PCL）なる．当教室では siRNA の体内動態および細胞内動を検討した．さらに，このポリマーに細胞内動態の態を最適化する多機能性キャリアが必要であると考向上を期待して，種々の機能性を付与するためのペえ検討している．

プチド誘導体を PCL の空いている末端に結合した
MPEG-PCL を検討した．MPEG-PCL は水中で疎水性の PCL 部分がヘアピン状に折れ曲がり，疎水部
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分が中央に，親水性の MPEG とペプチド誘導体部

4．経皮デリバリー

分が外部（水相側）を向いてブロックコポリマー分子が集合し，ナノサイズのミセルを形成しているも皮膚は表皮・真皮・皮下組織の 3 層から構成されのと推定している．このナノサイズのミセルは脂溶

その最も上層にある厚さ 10〜20 ミクロンの角質層性の薬物は中心の疎水部に，siRNA のような水溶性は，肌と身体を物理的・化学的な影響（細菌や紫外の薬物は外側の親水性部分に保持できる．本ナノサ

線，化学物質など）から守るための重要な役割を担

イズのミセルでは粒子径によりがん組織への集積性っている．角質層は角質細胞間脂質が規則正しく交を，外部（表層部）の PEG 鎖の存在により血中滞互にサンドイッチのような層を成している堅固なラ留性を獲得し，また表面の親水性部分に保持されたメラ構造をとることで，体内の水分蒸散や体外からsiRNA に高いヌクレアーゼ耐性を与えていることがの細菌およびウイルスなどの異物に対し高度なバリ示されている．さらに表面のペプチド誘導体を適切ア機能を有している．一方で，その優れたバリア機に設計することで，各種の機能性を付与することが能は薬物の経皮吸収という点では大きな障害となできる．水中で容易にナノサイズのミセルを形成する．低分子の薬物ですら透過が困難であり，親水性る MPEG-PCL を選択し，さらに，MPEG-PCL のかつ高分子の核酸は受動拡散での皮内への送達は容細胞内移行性の向上を期待して，HIV-Tat 由来の細易ではなく，これらの障壁を克服する核酸デリバリ胞 移 行 性 ペ プ チ ド 誘 導 体 で あ る Tat を 修 飾 し た

ー技術が必要となる．

MPEG-PCL-Tat を合成し，その機能を評価した．

従来，低分子化合物の経皮投与においては，イオTat ペプチドは，アルギニンとリジンが豊富な 48–60

ントフォレシス，エレクトロポレーション，マイク残基の塩基性ペプチドで，高い細胞内導入特性およロニードルなどの DDS 技術や吸収促進剤を用いたびタイトジャンクション開口作用による組織透過性化学的手法など，様々な経皮吸収促進技術が研究さを示すことが報告されている．その結果，MPEG-れてきた．針なし注射器は経皮投与用デバイスとし

PCL-Tat は，細胞実験において，高いヌクレアーゼて開発され，経皮ワクチンや糖尿病患者へのインス耐性，siRNA の細胞内導入効率，サイレンシング効

リン投与のためのデバイスとして主に米国で利用さ果を示した．さらに，血管新生因子（VEGF）に対れている．針なし注射器は，ガスあるいは圧縮空気する siRNA（siVEGF）を MPEG-PCL-Tat を用いの圧力によって薬物溶液を皮内に送り込むことがでて担癌マウスへ静脈注射した際，優れた腫瘍増殖抑きる．我々は，針なし注射器（ShimaJet，島津製作

1）制効果を発揮した ．そこで次に，キャリアの細胞所）を用いてラット皮膚に核酸水溶液（naked plas-

内動態をさらに向上させることを目的として，細胞mid DNA）を投与することで，従来の有針注射器に内導入能に関与するアルギニンとエンドソーム脱出比べ，一定時間後における皮膚での遺伝子発現効率に関与するプロトンスポンジ効果を持ったヒスチジが約 300 倍向上することを報告している．これは，ンの両端にシステインを配置させることで細胞内動

有針注射器による投与では核酸溶液が皮内の 1 か所態を改善した新しい機能性ペプチド（CH2R4CH2）で液溜まりとなるのに対し，圧力によって薬液を噴2）の設計を試みた ．チオール基を持つシステインは出させる針なし注射器では皮内の広範囲にわたって細胞外ではジスルフィド架橋により核酸との安定な溶液が分散されるため，より多くの細胞内に核酸が複合体を形成させ，細胞質内の還元環境下ではジス送達されるためであると推察している．

ルフィド架橋が容易に切断されて複合体から核酸が放出されやすくなる．この多機能性ペプチドを Tat

5．機能性ペプチドをキャリアとする
siRNA の皮内デリバリーにかわるペプチドとして，MPEG-PCL ブロックポリマーに結合（MPEG-PCL-CH2R4CH2）させたと

siRNA は，アトピー性皮膚炎（atopic dermatitis，ころ，siVEGF の腫瘍増殖抑制効果を増大させるこ以下 AD），皮膚がん，感染症などの皮膚疾患治療へとに成功した．の応用，および非侵襲的な全身投与の経路として期待できる．NF-kB は，炎症性サイトカインの転写因子としてアレルギー疾患に深くかかわる因子であ358

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る．我々は，NF-kB のサブユニットの一つである

6．鼻粘膜吸収による脳へのRelA に対する siRNA（siRelA）を用いた効果的な薬物の送達システムの構築

AD 治療システムの構築を行ってきた．AD 患者においては，皮脂膜の減少やセラミドの減少による細胞脳への薬物の送達は，血液脳関門の存在により非間脂質のラメラ液晶構造が変化し，正常な皮膚に比常に困難とされている．一方で，鼻粘膜上皮層からべ角質層のバリア機能が低下している．このため，嗅神経経路，脳脊髄液経路，三叉神経経路などを通主に顆粒層に存在する表皮タイトジャンクションがり脳の嗅球へつながる経路が Nose-to-Brain とし

AD 患者の表皮バリア機能を担っており，皮内へのて報告され，低分子やペプチド，核酸など様々な化

siRNA デリバリーにはタイトジャンクションの制御合物が経鼻投与により脳へ移行することが明らかとが重要となる．合成ペプチド AT 1002 は 6 つのアミなっている．我々は，効果的かつ非侵襲的な脳送達ノ酸から成り，可逆的にタイトジャンクションを開システムとして経鼻投与を選択し，脳への高分子送口する特性を持っている．そこで，我々は，AT 1002達についてラットを用いて検討を行っている．

および siRNA の投与後の安定化と細胞導入能を持つ

経鼻投与後最初に接触する鼻腔には，粘膜組織の細胞透過性ペプチドを利用した siRNA 皮内送達シ

タイトジャンクションや粘膜繊毛クリアランスといステムを構築した．その結果，siRNA 単独投与に比った物理的障壁が存在しており，これらが経鼻投与較して，皮内深部まで siRNA を送達可能であることされた薬物の脳移行を低下させると言われている．

を見出している 3）．テープストリッピング法で AD

我々は，鼻腔内における粘膜滞留性，粘膜透過性の発症皮膚様に角質層を崩壊させたマウス背部皮膚に向上を期待して，MPEG-PCL-Tat を薬物キャリア

AT 1002 および Tat ペプチドとともに蛍光標識したとして経鼻投与した．その結果，薬物のみを投与しsiRNA を塗布することで，表皮，毛穴，真皮深部また場合と比較して，鼻粘膜上皮を効率よく突破し，で siRNA を送達可能であることが確認されている．

静脈内投与に比べ，脳への高い核酸送達性を示すこ

塩基性に富む Tat ペプチドと siRNA が形成する複とを見出した．この Nose-to-Brain デリバリーシス

合体は，正電荷を有する約 70 nm のナノ粒子でありテムを用いて難溶性薬物の脳移行性を検討した結siRNA の安定性は向上する．さらに，この siRNA果，効率的な脳移行性を発揮し，さらに薬物の血中皮内送達システムを用いて siRelA をアトピー性皮膚への移行を減少させることを明らかとした 4）．

炎発症マウスへ適用した結果，強力な治療効果を発次に，Nose-to-Brain の脳内移行の機構を検討す揮することを明らかとした．さらに，我々は新たなるために，モデル薬物として，Alexa で蛍光標識し機能性ペプチドとして，アルギニン，ヒスチジン，た分子量 10,000 のポリアニオン（以下 Alexa-dex-システインからなるペプチドをステアリン酸で修飾tran）を用いてラットに Alexa-dextran/MPEG-PCL-した STR-CH2R4CH2 の合成に成功しており，これTat ミセルを経鼻投与し，経時的な Alexa-dextranが Tat ペプチドに比べ高い細胞内導入効果を示し，脳内分布について検討した．その結果，投与後早期一般に導入が困難とされる樹状細胞に対しても核酸において脳先端に位置する嗅球で蛍光が認められの取り込み効率を向上させることや，AD モデルマた．さらに時間が経過すると，嗅球に加えて脳幹をウスでの治療効果も確認している．現在は，本シス含む脳後方においても Alexa-dextran の強い分布がテムを利用した皮膚投与型の製剤開発を目指し，創認められた．

傷治療のドレッシングや細胞増殖の足場として医薬

これらの結果から我々は MPEG-PCL-Tat 複合体分野への応用が期待されている，絹タンパク質の構は経鼻投与後嗅球を通って脳組織に移行する嗅覚経成成分セリシンを基剤とした siRNA 含有ハイドロゲ路と，三叉神経から脳幹に移行する経路の二つの経ルの調製を試みている．このセリシンゲルに STR-路を介し脳へ移行すると推察している．さらに，脳CH2R4CH2 と共に siRelA を複合化し AD 発症モデ腫瘍ラットへアポトーシス誘導 siRNA をこのミセルルマウスに塗布することで，未処置群に比べ AD 症を用いて経鼻投与したところ顕著な治療効果を示状改善効果が得られることを確認している．

し，この Nose-to-Brain デリバリーシステムが siRNAにも有効であることが示された．

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7．後眼部指向型 DDS 点眼剤の設計を指標とする SMEDDS の標準処方化についても検討を進めている．HLB を基に分類した SMEDDS の

近年，加齢や糖尿病の合併症などにより網膜に異構成成分となり得る複数の油，界面活性剤，補助界常を来し，視野狭窄，視力低下，失明などの視力障面活性剤のうち，難水溶性薬物（フルルビプロフェ害を引き起こす網膜疾患が増加し，失明原因の上位ンなど）に対するこれら成分の溶解度が最大あるいを占めている．目には外界からの異物の侵入や血流は最小値を示す成分をそれぞれ抜粋し，一定の組合からの眼球内部への物質移行を制限する防御機能とせの処方で SMEDDS を調製することで，ラットにして血液─眼関門（血液─房水関門，血液─網膜関門）おける消化管吸収性が向上することを見出していが存在する．また，前眼部には角膜上皮の密着結合る．特に，薬物の溶解度が低い油成分，高い溶解度による角膜バリアに加え，角膜の保護や異物除去のを示す界面活性剤成分を構成成分とすることで，複働きをする涙液が常に分泌・排泄されている．この数の薬物に対してラットでの顕著な AUC 増大を確ため点眼や静脈を介する後眼部への薬物送達は困難認しており，薬物の溶解度を指標とした SMEDDSとされている．日本でも 2008 年に眼科領域で初めの標準処方化の可能性を示唆している．て，加齢黄斑変性症治療薬としてその原因とされる

また，その他の可溶化技術として，マイクロフル眼底での新生血管に対し抑制作用を持つ RNA アプ

イダイザーを用いた難水溶性薬物のナノ粒子化によタマーを有効成分とする核酸医薬品が発売されている溶解性改善について検討を進めている．薬物を水る．しかしながら硝子体内投与（注射）という侵襲溶性高分子（HPC など）および界面活性剤とともに性の高い治療方法である．我々は，非侵襲的な点眼マイクロフルイダイザーで湿式粉砕することで，100による後眼部への DDS 製剤の開発を目指した．網〜200 nm のナノ粒子が得られ，薬物の溶解性が顕膜色素上皮細胞（RPE 細胞）に発現するトランスフ著に向上することを確認している．

ェリン（Trf）受容体に着目し，Trf を修飾した脂質9．お わ り にナノ粒子を構築した．このナノ粒子は Trf 受容体を介して RPE 細胞に取り込まれること，ラットへの薬の世界には 30 年以上身を置いてきたが，大学点眼後，Trf 未修飾脂質ナノ粒子に比べ，高効率でではまだまだ新米教員である．今でも，教育という

5）

後眼部網膜近傍に集積することを見出した ．また，新しい仕事と DDS 領域の研究内容の学習中である．

この脂質ナノ粒子は pDNA や siRNA などの核酸を30 年以上勤務した製薬企業を辞して飛び込んだ大内封でき，pDNA については点眼後の網膜近傍での学の世界であるが，やはり勝手が違い戸惑うことが遺伝子発現性を認めている．

まだまだ多い．前職である第一三共の製薬技術本部

8．ナノ粒子化技術による難溶性薬物の製剤設計

での勤務は，良き上司・同僚に恵まれ，創薬のやりがいと難しさを経験でき，それなりに充実した毎日

近年，創薬における候補化合物の多くが Biophar-を送らせていただいていた．それでも，定年を数年maceutics Classification System（BCS）のクラス

後に控えていた私に大学への転職という無謀な挑戦

2（膜透過性：良，溶解度：低）に分類される難水をさせた理由はいくつかあるが，一つは創薬におけ溶性薬物であり，製剤化においては様々な溶解性改る製薬技術の重要性を伝えたかった，ということで善技術の適用が試みられている．その一つとして，ある．医療現場で使われている製剤の品質と供給を油と界面活性剤から成り，水相と接触することで自担っているのが製薬技術である．創薬においても，発的にナノサイズのエマルションを形成し，難溶性化学構造式で書かれた候補化合物を製剤の形で治験化 合 物 を 可 溶 化 す る 自 己 乳 化 型 DDS 製 剤の場に供給しているのも製薬技術の研究所である．

（SMEDDS）が近年注目されている．しかし，薬物創薬においても製薬技術の役割は大きいこと．製薬に適した SMEDDS 構成成分の適切な選択方法につ企業は若く優秀な製薬技術研究者を求めている，といて詳細に検討した報告は少なく，処方設計には多いうことを 6 年制薬学部の学生達に伝えたいとの思くの成分を用いたスクリーニングが必要とされる．

いで大学に転身して来た．

我々は，油および界面活性剤に対する薬物の溶解度
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図 1 の教室員の集合写真を見てその数の多さに驚

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かれたかもしれない．東京薬科大学の薬学部はすべ育に力を注いでいきたいと考えている．て 6 年制で，4 年生から 6 年生の 3 学年の学生が教

引 用 文 献室に配属される．ただし，全員が実験室を使うわけでは無く，3 年生末の研究室配属時に実験研究コースと調査研究コースとに分かれる．実験研究コースが文字通り実験をすることになる．当教室の場合，年度により多少の変動はあるが，各学年 15 名，そのうち実験研究コースで 10 名が配属される．この実験研究コースの学生の配属数は学内の教室の中でも最大であると思う．本学では，修士論文と同レベ
ルの 6 年制卒業論文を標榜している．4〜6 年の 3 年間を研究に専念できるわけではない 6 年制の薬学教
育の中身を考えるとこの目標はかなり高いものであるが，優秀な学生達の努力によりこの目標が達成できている印象である．
まだまだ学ばねばならないことは多いが，幸いにも優秀なスタッフと多くの学生さんに囲まれて教員生活を楽しんでいる．企業での新薬の研究開発を通じて多くのことを学ぶことができた．この知識・経験は私の強みであり，今後の大学での教育・研究に生かしていきたい．今後は私の専門領域の一つである物性関係のテーマの充実や製薬技術的な内容の教1) T. Kanazawa, K. Sugawara, K. Tanaka, S. Horiuchi, Y. Takashima, H. Okada, Suppression of tumor growth by systemic delivery of anti-VEGF
siRNA with cell-penetrating peptide-modified
MPEG-PCL nanomicelles, Eur. J. Pharm. Biopharm., 81, 470–479 (2012).
2) K. Tanaka, T. Kanazawa, T. Ogawa, Y. Suda, Y.
Takashima, T. Fukuda, H. Okada, Disulfide
crosslinked stearoyl carrier peptides containing
arginine and histidine enhances siRNA uptake
and gene silencing, Int. J. Pharm., 398, 219–224(2010).
3) T. Uchida, T. Kanazawa, M. Kawai, Y. Takashima,
H. Okada, Therapeutic effects on atopic dermatitis by anti-RelA short interfering RNA combinedwith functional peptides Tat and AT1002, J.
Pharmacol. Exp. Ther., 338, 443–450 (2011).
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) 高島由季, 経眼投与型網膜標的化リポソーム, ドラッグデリバリーシステムの新展開Ⅱ─核酸医薬・抗体医薬・ワクチン医療を支える DDS 技術─ , 永井恒司, 岡田弘晃編, シーエムシー出版, 東京, pp.
86–90 (2012).

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