薬 剤 学, 72 (3), 159‑164 (2012)≪若手研究者紹介≫

超高感度の温熱感受性リポソーム製剤の開発とナノセラノスティクスへの応用

田 上 辰 秋* Tatsuaki Tagami
名古屋市立大学大学院薬学研究科薬物送達学分野

導のもと，学部 3 年生から博士後期課程修了まで

1．は じ め に2003 年から 2009 年までの 6 年間在籍した．際田研

筆者は，研究室に配属されてから博士号を取得後，究室ではリポソームを用いた DDS の基礎・応用のカナダでのポスドクを経て現在に至るまでリポソー研究を全般的に行っており，当時の筆者は文字通りムに関連した研究に携わってきた．リポソームは薬「リポソーム漬」の毎日を送っていたように思う．筆物を運ぶためのナノキャリアであり，ドラッグデリ者が配属された当時の研究室のイメージは，みんな

バリーシステム（DDS）の研究対象として長く研究で毎日夜遅くまで残って実験をするといった，よいされてきた．リポソームは様々な化合物を表面修飾意味で昭和の雰囲気がまだ漂っていた研究室であっすることができ，また効率的に薬物を封入できるた

たと思う．リポソームに関連することであれば，（あめ，リポソームの作成法が考案されて約半世紀が経る程度は）自主的に実験をしてもよいという自由なった今もなお優れたナノキャリアとして研究され続研究風土であった．筆者は，先生方より掲示された

けている．現在もなおリポソーム研究は発展し続け

いくつかの研究テーマの中から遺伝子デリバリーにており，将来リポソームはナノメディシンの要とし対し非常に興味を抱いたため，筆者のリポソーム研て医療機器と併用することで近未来の個別化治療に

究はカチオニックリポソームを用いた核酸デリバリ

応用されていくものと期待されている．今回このよーからスタートした．

うな寄稿の機会を頂くことができたため，これまで

筆者は当時から流行していた RNAi に興味を持ち，筆者の行ってきたリポソームに関する応用研究につ標的の遺伝子のみを選択的かつ強力にノックダウン

いて紹介させて頂きたい．

することのできる機能性核酸の siRNA を将来の核酸

2．カチオニックリポソームを用いた
siRNA デリバリーに関する基礎研究（博士前期課程までの研究内容）

医薬品・分子標的薬に見立て，トランスフェクション（siRNA を細胞内導入すること）効率の高いカチ
オニックリポソームをスクリーニングしたり，トランスフェクションが細胞内全体の遺伝子発現量にど

筆者は，徳島大学薬学部薬剤学教室（現：薬物動のような影響を与えるのかについてマイクロアレイ

態制御学分野）に際田弘志教授，石田竜弘准教授指を用いて解析したりした 1）．この時期の筆者は，与えられた研究テーマからよく脱線して別の実験をし*2005 年徳島大学薬学部薬学科卒業．2009 年同大学院
にて博士号取得（薬学）．オンタリオ癌研究所（トロント，
カナダ）で博士研究員を経て 2011 年名古屋市立大学薬学部特任講師に着任．好きな言葉：中庸．趣味：ドラ
イブ，温泉探訪．連絡先：〒456–8603 愛知県名古屋
市瑞穂区田辺通 3–1
E-mail：tagami@phar.nagoya-cu.ac.jp

たため，なかなか研究成果がまとまらず，先生方よ
りお叱りを受け，反省すべきことも多い時期であったが，筆者の中では興味のあることに対し，純粋に一番手を動かして実験をした時期であり，研究者として助走の時期であった．

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3．ポリエチレングリコール（PEG）
修飾リポソームをベースとした
siRNA デリバリーにおいて生じる免疫応答が次回投与の体内動態に与える影響（博士後期課程の研究内容）
博士後期課程に入ると，筆者は研究者として最も重要なことの一つである論文の書き方のプロセスの大部分を学んだ．すなわち，DDS 分野においてイン
パクトのあるテーマを考えて研究計画を立てて実験を行い，研究成果をまとめて論文化する手順を学んだ．まさに「言うは易く，行うは難し」で，実際はテーマを自分で決定するところから非常に時間がかかってしまった．
当時，研究室では ABC 現象（PEG 修飾リポソー
ムを投与した場合，次回投与した PEG 修飾リポソームの血中滞留性が著しく低下してしまう現象）をメインテーマとして取り扱っていた．ABC 現象は，初回投与された PEG 修飾リポソームに対して PEGに対する抗体（anti-PEG IgM）が分泌されるため，次回投与された PEG 修飾リポソームの PEG 鎖に
anti-PEG IgM が特異的に結合し，体内動態を悪くする現象であることまで突き止めていた．そういった研究の流れもあり，筆者は「機能性核酸である
siRNA をリポソームに封入して投与した場合，非タンパク抗原である PEG に対する抗体産生や体内動

図 1 （A）siRNA を含む PEG 修飾ナノキャリアを投与した場合に産生される PEG に対する抗体の増幅メカニズム．1. ナノキャリア表面に修飾された PEG が脾臓 B 細胞によって認識され，PEGに対する抗体（anti-PEG IgM）が産生されるが，2. 各種免疫担当細胞内にもナノキャリアは取り込まれ，siRNA は TLR に認識されるため，各種免疫応答が生じる．3. その刺激は B 細胞のポリクローナルな細胞増殖を促し，最終的に antiPEG IgM の分泌増大を導く（仮説）．（B）化学
修飾 siRNA による anti-PEG IgM 分泌量抑制効
果および炎症性サイトカインの分泌抑制効果（ELISA）．siRNA のリボース骨格を 2 -O メチ
ル化することで TLR と siRNA との親和性をなくすことできるため，免疫応答の大幅な軽減につながった．

態にどのように影響を与えるのか」について検討をする可能性があり，体内動態に深く影響する可能性始めた．
筆者は免疫学の教科書を開き，抗体産生細胞であが示唆された．その後，文献調査によりこの核酸にる B 細胞に関する知識を学んだり，非タンパク抗原

よる抗体分泌増強作用（免疫アジュバント効果）は，に関して報告されている文献を集めたりすることか

自然免疫を制御するトール様受容体（TLR）のシグら始めた．それと同時にマウスの脾臓から免疫担当

ナル伝達経路を刺激するため引き起こされるもので細胞を単離してフローサイトメトリーで解析したあり，図 1A に示すように非タンパク抗原である PEGり，抗体やサイトカイン分泌量を ELISA で定量しにおいても同様にあてはまるかもしれないという仮たりするという実験を繰り返し行った．免疫の分野説を立てた．本当に TLR 経路を介しているかどうは非常に奥が深く，教科書や文献から得た知識を自かを検討するために，TLR 経路を大幅に遮断するこ分の研究に当てはめるまでに時間がかかったが，ことのできる化学修飾 siRNA（核酸のリボース骨格のれらの研究内容は非常に新鮮であり魅力的だったの

2' 水酸基をメチルで化学修飾した siRNA）を設計しで，毎日前向きにこつこつ研究を行った．

て投与を行った．その結果，anti-PEG IgM の分泌検討の結果，anti-PEG IgM 抗体の分泌量は，特は筆者が実験で用いたどの配列のものにおいてもす

殊な配列モチーフを持つ siRNA を封入した場合に特べて大幅に抑制されることが分かった（図 1B）．さに増大することが分かった．これらの anti-PEG IgMらに TLR 経路の遮断は炎症性サイトカインの分泌

分泌量の増大は先に述べた ABC 現象を強力に誘導を抑制した．これらの結果は，筆者の後輩が TLR 経

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路ノックアウトマウスを用いて追実験をすることであとで雇った理由を聞くと，以前に参加した国際

さらに裏付けられた．これらの実験で得られた知見学会で彼のポスターに関していくつか筆者が質問をは，効率的な siRNA のデリバリーシステムの設計にしていたことをどうやら覚えていてくれていたらし

有用な情報になると筆者は考えている．これらのデ

く，またリポソームの基本的技術を習得しているとータを論文化し，投稿してアクセプトされるまでにいった理由で，「とりあえず」オープニングスタッフ

時間がかかったが先生方のおかげでなんとか論文をとして雇って頂けたようである．

2）

海外でポスドクとして働くことが奇跡的に決定し発表することができた ．
4．海外でポスドクになった経緯てからは，秋からすぐラボで働くことになり，そのための様々な準備に追われた．博士課程を修了させ

筆者は海外でポスドクをすることを希望していたるために博士論文を必死で作成し，博士論文発表のため，博士後期課程 3 年目に入ってからは関連の分ための準備や就労ビザの申請手続きや民間の研究振野や自分の行きたい分野の研究室を PubMed で探興財団の申請を行った．周りの人には渡航の準備をし，自分のカバーレターと履歴書と論文をそれぞれ手伝ってもらった．この時期に関する約 1 カ月間の封筒に入れひたすら送った．100 通送ることを目標

記憶はあまりない．全ての用事を済ませ，渡航の準とし，約 50 通をまずエアメールで送り，残りの 50

備をし，就労ビザが取れ，そして研究室の人たちに通はさすがに疲れたので E メールで送って返事を待送り出してもらって，筆者はトロント行きの飛行機った．10 件ほどレスポンスがあり，最終的に 1 件だに乗り込んだ．トロント到着前のアナウンスを聞き，けインタビューにこぎつけ，電話でインタビューを

飛行機の窓から見えるトロント市内の夜景を見てしたものの，1 週間後にノーと返事を頂いた．

（さながら電子回路のようである），そして異国に来そういったわけで数カ月たっても成果が出ず，夏たのだと認識したとき，これから始まる海外での生休みに入り途方にくれてどうしようかとしょげてい活に対し，急に不安になったことを覚えている．

た．そのとき，石田先生から，知り合いの権威の先生の所でポスドクをしていた方がカナダのトロントで独立し，新しくラボを開くことになり，ちょうど

5．超高感度の温熱感受性リポソーム製剤の開発とナノセラノスティクスへの応用（博士研究員の研究内容）

ポスドクを探していることを教えて頂いた．そこで応募してみたらどうかということで，試しに応募しカナダ，オンタリオ州の州都であるトロント市は，たところインタビューをして頂き，その後，諸先生

通称モザイク都市と呼ばれ，100 カ国以上の人々が方の推薦状も頂き，晴れて博士研究員として雇って同時に暮らす人種のるつぼであり，北米地域で最も頂くことになった．

経済成長が盛んな都市の一つに挙げられている．

図 2 （A）OICR 正面玄関．経済特区である MaRS スクエア内に OICR はある．
（B）MaRS ス
クエア内部．外観と違い近代的である．OICR 以外にも他の製薬企業や研究所がある．
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Ontario Institute for Cancer Research（OICR，オ

初に何度も繰り返した．その中から，PEG 系界面活

ンタリオ癌研究所，図 2）は，そのトロント市に拠性剤（Brij や Myrj など）をリポソーム組成中にた点を構えており，OICR の周辺にはトロント大学やった数モル % 含有させるだけで温熱感受性が高くな

大病院群，そして国会議事堂などの行政の拠点が隣り，薬物を放出するということを発見した 3）．そこ

接しており，まさにトロント市街の中心地に位置しで市販されていてすぐ手に入る PEG 系界面活性剤ていた．

を順にスクリーニングし，それらの中から，体温中

筆者は，Principal Investigator（PI）である Shyh-（37〜38˚C）では応答せず，40〜42˚C 付近になるとDar Li 博士の指導のもと，現地のポスドクとともに著しく薬物放出をすることのできる超高感度のリポ

ラボのオープニングスタッフとして働くことになっソーム製剤（HaT：Hyperthermia-activated-cyto-

た．Li 博士は，siRNA デリバリーの分野を切り開い

Toxic） を 開 発 し た（図 3）． 検 討 の 結 果 HaT はた第一人者であり，リポソームを構成成分とした

ThermoDOX よりも薬物放出速度（温熱感受性），

siRNA ナノキャリアである，siRNA 封入脂質ナノ腫瘍組織への薬物送達量，抗腫瘍効果のいずれにお粒子（LPD）の開発を行い，固形癌や転移癌に対すいても優れており，当初の目標は達成できた 4）．

る全身性投与のターゲティングを成功させたことで次の段階として，筆者は HaT リポソームをナノ知られている．OICR に移動してからは，リポソー

セラノスティクスに応用する研究を行った．ナノセ

ム以外にも他のポリマーベースの薬物ナノキャリア

ラノスティクス（Nano-Thera-Nostics）とはナノメの開発も行っている．

ディシン（Nanomedicine）と治療（Therapy）と診

筆者は学生時代に引き続き，リポソームを用いた断（Diagnostics）を統合した治療様式を指す造語で

DDS の研究を継続して行うことになった．筆者に与ある．具体的に筆者の場合は，①医療機器（超音波）

えられたテーマは，現在最も開発が進んでいる温熱を用いて腫瘍患部を加熱し，②ナノキャリアである®

感受性リポソーム製剤である ThermoDOX （Cel-HaT リポソームから腫瘍へ放出される薬物を医療診

sion，日本ではヤクルトが販売権，Phase Ⅲ）より

断機器（MRI）でモニターし，③その薬物の分布・も優れたリポソーム製剤を開発するというものであ

送達量を定量解析することで，実際の治療効果を予った．具体的なシーズは彼が探してくるので，それ測するシステムの研究を行った（図 4）．OICR は周を実践して検証するといういわゆる当たり実験を最辺の大病院群やトロント大学のネットワークを利用

図 3 （A）現在最も開発が進んでいる温熱感受性リポソーム製剤（ThermoDOX）と（B）
筆者らのグループが開発した新規温熱感受性リポソーム製剤（HaT）．ThermoDOXは DPPC，MSPC，PEG-lipid の 3 種類からなるが，我々の開発した HaT リポソー
ムは，よりシンプルな 2 種類の構成成分からなる．PEG 系界面活性剤である Brijシリーズの価格は脂質の数千分の 1 であるため，
HaT の方が安価である．
検討の結果，HaT の方が温熱感受性，腫瘍への薬物送達量，抗腫瘍効果の点で優れていることが
分かった．
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図 4 （A）温熱感受性リポソームと医療機器によるナノセラノスティクスの模式図．治療に必要な薬物量・分布に関するデータ（症例数）があると，腫瘍組織へ送達された薬物量・分布を評価するだけで，ある程度の治療効果を予測することができ，次の対策（投与計画）を考えることができるため有効である．
（B）各温度における HaT リポソームから放出される MRI プローブの定量（T1 マップ）．
（C）治療効果（縦軸）と腫瘍組織への MRI プロー
ブ送達量（横軸）との相関曲線．

できたため，MRI，CT や PET などの医療機器や多分野では欧米と同じ，もしくは日本の方がずっと進

光子共焦点顕微鏡などの先端機器を用いて十分な研んでいる技術もあるので，そこまでして海外に行く

究環境で研究することができた．筆者は開発した必要はあるのかと思った時期もあったが，結果的にHaT リポソーム内に MRI プローブと治療薬物を効プラスになったと考えている．

率的に同時封入し，MRI プローブと実際の治療薬物

筆者にとって海外に行ってよかったと思ったこと（ドキソルビシン，DOX）の放出挙動をそれぞれ定を主に 2 点挙げると，まず①色々な人と出会う機会量評価した．MRI プローブと DOX の放出挙動は inに恵まれたことを挙げたい．特にボスである Li 博士

vitro，in vivo ともに類似しており，これらの高い相は，筆者がカナダに来た時点でまだ 30 代前半であ関性を利用して，次に腫瘍内に送達された薬物量とり，非常に若い PI であった．そのため筆者は，彼

その治療効果がよく相関している実験系を構築した 5）．

を通して研究に対する考え方，英語論文に関してブ

腫瘍の構造は複雑かつ不均一であるため，薬物のラッシュアップすることができただけでなく，どの腫瘍内分布も均一ではない．それゆえ治療効果も個ように周囲と連携して研究計画を進めていくのか，

人差が非常に大きいため，患者ごとに合わせた治療

そしてどのように研究室を大きくしていくのか，とが必要になってくる．HaT リポソームをナノセラノ

いうことを間近に学ぶことができた．ポスドクからスティクスに応用した一連の研究成果は，近未来の独立するためにどうしたらいいのか，常に考えるよ癌の個別化治療に応用される際，有用な情報になる

う彼から指導された．
次に②海外を通じて日本のことを知ることができのではないかと筆者は考えている．
6．海外でポスドクをすることの意義たことを挙げたい．1 年以上海外で暮らすことによって筆者が実際に知り得たことは，カナダの風景の海外で働くということは筆者にとって，研究者と美しさや多民族性だけではなく，海外の人が日本人しても一人の人間としてもまさにターニングポイン

に対してどのように思っているのか，日本が今どのトであり，精神的にかなり鍛えられ，経験値を積む

ような立場にいるのかということだった．トロント

ことができたと思う．研究成果を出すだけであればはアメリカ大陸の東側に位置しているために日本人日本でした方がよかったのではないか，また DDSの人口が比較的少なく，日本から移民してきた人の薬 剤 学 Vol. 72, No. 3 (2012)159-164̲10̲若手.indd 163

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図 5 （A）筆者がよく行った Tim Hortons．カナダで最大のコーヒーショップ．（B）J タウン（日本人街）はトロントの郊外にあり，中心部から，地下鉄とバスで乗りついで 1 時間以上かかる．自動車メーカーであるトヨタに隣接している．

苦労を窺い知ることができた（図 5）．人の親切やあ

員として大学・学生にどのように貢献していくかとりがたみをカナダに行くことによって感じることがいうことも問われるようになり，研究と教育のバラできた．

ンスを保ちつつ，自分の研究に対し日々努力精進し研究成果の発表に関しては，特許申請手続きが完ていかなければならないと考えている．

了するまで論文が投稿できなかったため，悶々とし

引 用 文 献た日々が続いたが，筆者がカナダに渡って約 1 年後に米国特許商標庁に申請の手続きが終了し，ようやく研究成果を形にすることができた．その後研究内
容を順番に学術雑誌に投稿し，論文発表することができた 3–5）．そのようなときに縁あって，現在の就職先を紹介して頂いた．
7．お わ り に
筆者は，現在の仕事場である名古屋市立大学薬学部に特任講師として着任し，尾関哲也教授の指導のもと，様々なナノキャリアや粉体を取り扱うこととなった．リポソームのみをこれまで常に取り扱ってきた筆者にとって，粉体の結晶性を評価したり，製剤試験法を行ったりすることは，類似の分野とはいえ，ほとんど取り扱ったことのない内容で戸惑うこともあったが，最近になってようやく慣れてきたと思う．また，製薬企業の人と接する機会が非常に増え，アカデミック側として粉体をサイエンスすることの重要性を実感するようになった．またポスドク

1) T. Tagami, K. Hirose, J.M. Barichello, T. Ishida,
H. Kiwada, Global gene expression profiling in
cultured cells is strongly influenced by treatment
with siRNA-cationic liposome complexes, Pharm.
Res., 25 (11), 2457–2504 (2008).
2) T. Tagami, Y. Uehara, N. Moriyoshi, T. Ishida, H.
Kiwada, Anti-PEG IgM production by siRNA encapsulated in a PEGylated lipid nanocarrier isdependent on the sequence of the siRNA, J. Control. Release, 151 (2), 149–154 (2011).
3) T. Tagami, M.J. Ernsting, S.D. Li, Optimizationof a novel and improved thermosensitive liposome formulated with DPPC and Brij surfactant
using a robust in vitro system, J. Control. Release, 154 (3), 290–297 (2011).
4) T. Tagami, M.J. Ernsting, S.D. Li, Efficient tumor
regression by a single and low dose treatment
with a novel and enhanced formulation of thermosensitive liposomal doxorubicin, J. Control.
Release, 152 (2), 303–309 (2011).
5) T. Tagami, W.D. Foltz, M.J. Ernsting, C.M. Lee,
I.F. Tannock, J. May, S.D. Li, MRI monitoring of
intratumoral drug delivery and prediction of thetherapeutic effect with a multifunctional thermosensitive liposome, Biomaterials, 32 (27), 6570–
6578 (2011).

とは違い教育の割合が多くを占めるため，大学の教164159-164̲10̲若手.indd 164

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