血液脳関門
髄膜炎でも血液脳関門は変化する。血液脳関門は通常はペニシリンなどの抗菌薬を透過させない。細菌性髄膜炎や膿瘍、またそれらに付随する炎症反応は血液脳関門を部分的に破壊する。この反応は血管作動性エイコサノイド(腫瘍壊死因子、インターロイキン、単球走化性因子1などの炎症性サイトカイン)や、毛細血管の基底膜を分解するマトリックスメタロプロテアーゼによって起こる。血液脳関門の機能不全により髄膜炎の副作用として多くの神経学的影響が生じるが同時に正常な血液脳関門を通過することができない抗菌薬の輸送も促進される。
正常な脳発達や脳機能には血液脳関門の解剖学的・生化学的性質や輸送機能の特性が密接に関わっているため、脳血管内皮差細胞タンパク質をコードする遺伝子の変異によって、遺伝性の脳疾患が引き起こされる。血液脳関門による輸送が原因となる疾患として最初に認識されたものとしてはglut1遺伝子の変異によってハプロ不全が生じて起こる血管内皮細胞のグルコース輸送不全がある。このGlut1欠損症候群の患者は正常にうまれるが、すぐにてんかん発作や脳発達の欠如、精神遅滞などを呈する。脳脊髄液中のグルコースは大幅に減少する。
神経変性疾患は血液脳関門機能の破綻と関連している。特に認知症の場合は血液脳関門の機能低下が神経病態の進行とともに疾患の悪化に寄与する。その代表例はアルツハイマー病である。アルツハイマー病の最大のリスク因子は老化であり、血液脳関門機能も老化に伴い変化する。形態的には脳微小血管内皮細胞(BMEC)の厚さの減少を含めた血管壁厚の減少が知られている。微小血管網の分岐、ルーピングなどの形態異常、そして機能的には脳内血流の減少が知られている。アルツハイマー病発症に直接関連する血液脳関門機能低下として、老化に伴う海馬領域に特異的な血液脳関門の関門性低下、周皮細胞の喪失が報告されている。脳実質側で作り出されたAβは通常脳微小血管内皮細胞で発現するLRP-1によって血中に排出されるが、老化に伴って、血液脳関門の機能が低下すると脳実質側でAβが蓄積すると考えられている。一方で、血液側から脳実質側へAβを輸送するAβを輸送するRAGEも脳内Aβ蓄積に関与する。健常時は脳微小血管内皮細胞でのRAGEの発現は低いがAβ量の上昇に伴いRAGEの発現も上昇する。RAGEによるAβの脳実質への流入増加に伴い、サイトカイン等の発現誘導および神経細胞への酸化ストレス誘導、そしてエンドセリンの発現誘導によって血流量が低下することなどにより神経細胞死が誘発するとされている。さらにアルツハイマー病患者の多くで、動脈にAβが蓄積して血管機能が低下する脳血管アミロイドアンギオパチーがみられ、この症状は認知機能障害の進行と関連している。血液脳関門の機能低下、あるいはAβ蓄積による病態発現のいずれが先に発生するかは明らかではなく、血液脳関門の機能低下がアルツハイマー病発症に先立つ、そうではないという両方の研究報告がある。疾患によって脳実質への薬剤浸透性の予想がつかないことが中枢神経系疾患に対する治療薬開発を難しくしている要因の一つである。
免疫疾患の血液脳関門の破綻のメカニズムには2つ知られている。1つは単核球のバリアを超えた神経実質内への侵入、もうひとつはBBBを構成する内皮細胞間のタイトジャンクションの破壊・機能不全を介した液性因子の神経実質内の流入である。
細胞浸潤では内皮細胞に強固に接着するadhesionの過程が最も重要と考えられている。内皮細胞側の接着分子はVCAM-1とICAM-1である。単核球側の特異的リガンドはVCAM-1に対してはVLA-4、ICAM-1にはLFA-1とMac-1が同定されている。炎症細胞の細胞浸潤は内皮細胞の胞体を突き抜けるtranscellular migrationでありタイトジャンクションの制御する内皮細胞間ではない。ナタリズマブ(商品名:タイサブリ)はVLA-4に対するモノクローナル抗体であり、VCAM-1とVLA-4の相互作用を阻害し単核球浸潤を阻止する。
液性因子の神経実質内漏出はタイトジャンクションの障害によるものと考えられている。BBBでは星状膠細胞由来のVEGF-Aはクローディン5やオクルディンのダウンレギュレーションをきたし透過性亢進させる。また多発性硬化症の一見正常にみえる白質や皮質でもBBB破綻が起こっているという報告もある。
タンパク質医薬品や抗体医薬品、核酸医薬品などの高分子医薬品が中枢神経系疾患に対しても高い有効性を示す可能性が示唆されている。難治性疾患であるアルツハイマー病や脳腫瘍、脳梗塞、パーキンソン病、外傷性脳損傷などがその対象となると考えられている。しかしながら、これらの治療活性の高い候補物質が次々と見出されているものの、生体内ではそれらが単独で中枢疾患治療薬効果を発揮するには至らない。投与部位から標的である中枢神経への薬物移行性が血液脳関門により厳密に制限されていることが原因と考えられている。分子量閾値説では血液中から脳内へ移行できる薬物は分子量450Da未満と言われていた。低分子医薬品の実に95%は血液脳関門を通過することができず、高分子医薬品が血液脳関門を通過する方法は確立していない。したがって中枢神経疾患用の高分子医薬品を開発するためには血液及び脳間の薬物輸送障壁を克服し、薬物の脳送達効率を飛躍的に高める安全かつ有効な技術を確立しなければならない。そのためには血中に投与された薬物を脳微小血管内皮細胞近傍に標的化し、かつ血液脳関門の透過性を亢進させる必要がある。具体的には脳微小血管内皮細胞へのターゲティングと血液脳関門の透過性を促進させる方法が必要となる。
脳微小血管内皮細胞へのターゲティングの方法として、トランスフェリン、インスリン、レプチンおよびジフテリア毒素等の受容体を標的として、その周囲の薬物を集積させる手法が古くから試みられてきた。そのうちトランスフェリン受容体は最も重点的に研究された標的受容体である。もともと血中に存在する内因性トランスフェリンが過剰濃度で存在するためトランスフェリンをリガンドとして活用するのは難しいと考えられた。そこでトランスフェリン受容体に対してより強力な親和性活性を有する抗体もしくは人工ペプチドが設計され脳微小血管内皮細胞へのターゲティングが試みられた。トランスフェリン以外にはLRP-1も盛んに研究されている。LRP-1に対して高い親和性を有するペプチドとしてはAngiopep-2が知られている。5種の異なるリガンドで修飾したリポソームで脳微小血管内皮細胞への取り込み効率を比較したin vitro実験では全てが細胞内に取り込まれたがマウスに静脈注射したin vivoの実験ではそのうち1種類しか脳標的化作用を示さなかったという報告がある。受容体を利用した脳微小血管内皮細胞へのターゲティングだけでは血中から脳への全体の輸送を向上させるには至らないことが示唆された。
前述の脳微小血管内皮細胞へのターゲティングの他に血液脳関門の透過性を促進させる方法が開発されている。
一般に受動拡散により血液脳関門を通過して脳内に到達できる薬剤は概ね450Da未満の低分子で、脂溶性かつ水素結合数6個以下という特性を有するものに限定される。したがって高分子医薬品を全身投与で中枢神経系に送達するためには効果的な血液脳関門通過性ドラッグデリバリーシステムが必要である。このようなドラッグデリバリーシステムには脳微小血管内皮細胞の内部を通過する経路、すなわち経細胞経路(transcellular route)を用いるものと脳微小血管内皮細胞の間隙を通過する経路、すなわち傍細胞経路(paracellular route)を用いるものに分類できる。腸粘膜を通過する薬物送達と血液脳関門を通過する薬物送達の原則はよく似ているため、吸収促進薬の一部は血液脳関門通過にも応用が試みられている。
経細胞経路を用いるドラッグデリバリーシステムは血液脳関門通過性ドラッグデリバリーシステム開発の主流をなす。このグループはさらに受容体介在性トランスサイトーシス(receptor-mediated transcytosis、RMT)を介するもの、吸着介在性トランスサイトーシス(adsorptive-mediated transcytosis、AMT)を介するもの、トランスポーター介在性の輸送を介するものなどに分類することができる。
脳微小血管内皮細胞に高発現するトランスフェリン受容体やLRP-1に結合したリガンドやそれを修飾した薬物はエンドサイトーシスを介して細胞内に取り込まれる。またその過程でエンドソーム内に取り込まれたリガンドや薬物の一部はエキソサイトーシスを介して脳組織側へ放出される。このような一連の経路を受容体介在性トランスサイトーシス(receptor-mediated transcytosis、RMT)と呼ばれる。すなわち、受容体リガンドを利用した戦略は脳微小血管内皮細胞へのターゲティングするために有用な方法であると同時に能動的に血液脳関門の透過性を向上させるアプローチであると考えられる。2018年現在、インスリンやトランスフェリン、レプチンなどの約20種類の高分子が受容体介在性トランスサイトーシスの機序で血液脳関門を通過することが知られている。インスリンは脳では合成されないがRMTの機序で血液脳関門を通過し脳で作用する。受容体介在性トランスサイトーシスによる血液脳関門通過は例外的であり、通常は生理活性ペプチドや蛋白質などの高分子は血液脳関門を通過できないと考えられている。そのためモノクローナル抗体は血液脳関門を通過できないと考えられている。経路は不明な点があるが高用量のモノクローナル抗体は体循環に投与するとその0.1%が中枢神経系に到達するという報告もある。モノクローナル抗体を髄腔内投与するという報告もあるが、血液脳関門の脳側にはFc受容体が発現しており、半減期48分で脳側から血管側に排泄される。
Pardridgeらは血液脳関門を透過できるインスリンやトランスフェリンの受容体に結合するモノクローナル抗体を運搬蛋白質として用い、血液脳関門を通過しない生理活性蛋白質を連結(または融合)したキメラ蛋白質を合成し、血液脳関門を通過させるトロイの木馬戦略を提唱した。具体的にはにはマウストランスフェリン受容体とTNFα阻害薬であるエタネルセプトの融合タンパク質をパーキンソン病モデルマウスへ投与したり、ライソゾーム病のひとつであるムコ多糖症Iのモデルマウスでムコ多糖分解酵素であるα-L-イズロニダーゼと抗トランスフェリン受容体抗体を連結した融合タンパク質を全身投与した結果、中枢神経症状が軽快したという研究がある。
考案されてから20年以上経過しており様々な前臨床研究が行われてきた。脳微小血管内皮細胞の受容体介在性トランスサイトーシスの機序は明らかではない点も多い。低分子医薬品や蛋白質医薬品で臨床試験にいたったものもわずかながらある。
受容体介在性トランスサイトーシスは血液脳関門の透過性促進させる手段として非常に有用だが、脳微小血管内皮細胞の受容体数が限られていること、さらにエンドソームおよびライソゾームといった一連の輸送小胞中で分解を受けることから輸送効率に限界があることが懸念される。
トランスサイトーシスの経路での送達戦略で報告がある受容体はトランスフェリン受容体、インスリン受容体、LDL受容体、LDL受容体様蛋白質(LRP1)、スカベンジャー受容体クラスBタイプ1(SR-B1)、レプチン受容体などがある。トランスポーターも含めればグルコーストランスポーター1も報告がある。
細胞膜が負電荷を帯びている特性を利用して、カチオン性の細胞膜透過ペプチド(Cell-penetrating peptide、CPP)を活用して吸着介在性トランスサイトーシスを狙ったドラッグデリバリーシステムも開発されている。血液脳関門通貨を意図した細胞膜透過ペプチドとしてはヒト免疫不全ウイルス1型に由来するtrans-activator of transcription(TAT)ペプチド、アルギニンのみで構成される人工ペプチド(オルゴアルギニン)、ショウジョウバエのホメオプロテイン由来のpenetratin、神経ペプチドであるガラニン由来の12アミノ酸とハチ毒であるマストラパン由来の14アミノ酸を融合して作られたTransportanペプチド、SynBなどがあげられる。これらの細胞膜透過ペプチドは、受容体介在性トランスサイトーシスを介するものと同様に薬剤やキャリアに結合させて用いられ、特定の受容体に依存しないマイクロピノサイトーシスなどの内在化経路を介して細胞内に取り込まれる。細胞膜透過ペプチドは細胞内への薬剤導入ツールとして広く活用されているが血液脳関門標的の選択性は乏しいため、脳以外の様々な臓器・組織への移行性も高めてしまう懸念がある。
受容体介在性トランスサイトーシスに加えて、一部のトランスポーターもエネルギー介在性の血液脳関門透過メカニズムに関与している。代表的なトランスポーターとしてグルコースやアミノ酸等の栄養成分の輸送に関わるグルコーストランスポーターのGLUT1やLAT1が知られている。これらのトランスポーターは一般的に低分子を基質として認識するため高分子医薬品を脳へ送達するターゲットとしては適さないと言われていた。血液脳関門にはP糖タンパク質などの排出トランスポーターも高発現しており、それらの阻害を介して基質薬剤の脳への移行を向上させることが期待できるが、この場合も低分子医薬品に限られる。その一方でpeptide transport system-6(PTS-6)のように脳へのペプチド流入を妨げるトランスポーターも報告されている。東京大学の片岡一則と東京医科歯科大学の横田隆徳らの共同研究ではグルコースを表層に含むナノマシンを開発し、空腹時のナノマシンを静脈注射し、30分後のグルコースを静脈注射することでナノマシンが脳内へ分布することを明らかにした。
傍細胞経路を用いるドラッグデリバリーシステムとして考案されているものは細胞間隙を構成する密着結合の機能を制御するものである。その有効性もさることながら細胞間隙の開口による脳への異物侵入のリスクの検証が必要である。傍細胞経路を用いるドラッグデリバリーシステムはサイズ選択性の乏しい物理的な方法とサイズ選択性の認められる薬理学的な血液脳関門制御が知られている。サイズ選択性の乏しい物理的な方法にはマンニトールによるもの、収束超音波(focused ultrasound)を用いるもの、光線力学療法を用いるものが知られている。サイズ選択性の認められる薬理学的な血液脳関門制御にはRNA干渉によるもの、タイトジャンクション蛋白質の細胞外ドメインに対するモノクローナル抗体やペプチドによるもの、細菌毒素断片によるもの、タイトジャンクション蛋白質を間接的に制御するペプチドや化学物質によるものなどが知られている。
サイズ選択性の乏しい物理的な方法にはマンニトールによるもの、収束超音波(focused ultrasound)を用いるもの、光線力学療法を用いるものがある。
高張液のマンニトールを頸動脈など頚動脈的に投与し、血液脳関門の密着結合を物理的に破壊し細胞間隙を開口させる方法がある。この方法は1970年頃から報告されている。この処置によって、脳微小血管内皮細胞は脱水により形が変形し細胞間隙が40nmまで開口する。収束超音波と同様にマンニトールもタイトジャンクション構成分子のリン酸化状態を変更することで構成蛋白質を分解させる。抗がん剤を脳腫瘍へ送達させる方法として複数の臨床試験も行われており、臨床応用もされている。マイクロカテーテルを用いて特定の部位の脳微小血管内皮細胞に高張のマンニトールと薬剤(抗EGF受容体抗体であるセツキシマブ)を連続的に投与する技術を臨床試験の例としては用いた脳腫瘍治療の臨床試験が進められており、重篤な副作用は報告されていない。十分な手術技術があればマンニトールの選択的動脈内投与は重篤な副作用を防ぐことができると考えられている。しかし、てんかん発作や脳卒中のリスクを高めること、繰り返し入院が必要となること、しばしば全身麻酔が必要となることといった問題点があり脳腫瘍の標準治療にはなっていない。脳毒性を示すタンパク質の脳内への流入などの問題点から長期的な安全性は疑問視されており応用は限定的である。
子宮筋腫や本態性振戦などの治療に用いられている集束超音波の医療技術を活用するものである。限られた領域に超音波エネルギーを集中させ、外科的処置を必要とせずに一過性の密着結合の開口が可能となるため、侵襲性が低いと考えられる。この方法で核酸やプラスミド、DNA、神経栄養因子などのタンパク質の輸送が可能となることが報告されている。収束超音波と超音波造影剤としても利用されるマイクロバブルを併用すると血液脳関門を一過性に開口させることができる。マイクロバブルを併用した収束超音波は物理的にタイトジャンクションとアドヘレンスジャンクションを一時的に破壊するだけではない。タイトジャンクション構成分子のリン酸化状態を変更することで構成蛋白質を分解させる。血液脳関門を透過できる分子の大きさは超音波強度と使用するマイクロバブルに依存する。動物モデルでは抗体やより大きな高分子医薬品を中枢神経系に送達したという報告もある。ラットにおける実験では血液脳関門のクローディン5、オクルディン、ZO1の発現レベルは、超音波処理後1~2時間以内に50%以上減少したが6時間以内に完全に回復した。収束超音波を用いたDDSは脳腫瘍やアルツハイマー病など様々な疾患で臨床試験が行われている。収束超音波の機械は植込み型のSonoCloudとMRIガイド下で用いるエクサブレート・ニューロなどが知られている。どちらのデバイスも脳腫瘍を対象に臨床試験がされており低分子医薬品の送達効率を500%以上向上させている。
マイクロバブルを併用し適切な強度で治療を行えば脳実質や血管の損傷は避けられると報告されている。しかし収束超音波を用いた方法は無菌性の炎症を誘発するという報告もある。
光線力学療法は神経膠腫の治療に臨床応用されている。光線力学療法は部位選択性に血液脳関門の透過性を亢進させる。そのメカニズムは明らかになっていない。光増感剤の血管内皮毒性があること、血液脳関門の透過性が改善するに時間がかかること、深部組織への照射が困難なことなど課題も多い。
サイズ選択性の認められる薬理学的な血液脳関門制御にはRNA干渉によるもの、タイトジャンクション蛋白質の細胞外ドメインに対するモノクローナル抗体やペプチドによるもの、細菌毒素断片によるもの、タイトジャンクション蛋白質を間接的に制御するペプチドや化学物質によるものなどが知られている。
前述のようにCambellらはマウスにクローディン5を標的とするsiRNAを全身投与し一時的にin vivoでクローディン5の発現を抑制して血液脳関門の透過性を上げることに成功している。この研究でクローディン5をノックダウンしたマウスの血液脳関門を分子量742程度の低分子は通過できたが分子量4400の物質は通過しなかった。クローディン5とオクルディンを標的とするsiRNAをマウスに共投与し、脳微小血管内皮細胞で両者をノックダウンすると約3~5kDa程度の分子が血液脳関門を通過する報告がある。このノックダウンによる低分子の透過亢進は3日程度持続し、1週間以内にバリアー機能が回復する。さらにクローディン5のノックダウンを繰り返しても重篤な副作用が認められなかった。クローディン5のノックアウトを行うと小分子の透過性のみ亢進するため、クローディン5の制御によって小分子の薬物輸送や水の透過性制御による脳浮腫の治療などが行える可能性がある。恒常的に1kDa以下の低分子が脳内に流入し続けると脳内環境が破綻し致命的な脳内炎症が生じることが示唆されている。脳微小血管内皮細胞のクローディン5の発現を抑制すると海馬でフィブリノーゲン(340kDa)の血管外漏出が増加すること、末梢で産生されたIL-6(21kDa)が脳実質へ分布することが報告されている。
膜蛋白質を標的とした創薬では、抗体などの細胞外領域に結合する分子が第一選択となる。しかしクローディンの細胞外領域に結合する抗体の開発は難渋した。ウエスタンブロット法や免疫染色で用いられる抗クローディン抗体の多くはC末端の細胞内領域配列由来と考えられている。そのためフローサイトメトリーや免疫細胞染色で使用する場合に固定と透過処理が必要である。細胞外領域に結合する抗体の開発に難渋した理由は2つ考えられている。ひとつはクローディンなど膜蛋白質を大量に生産する技術が未発達なことと、クローディンの細胞外領域の免疫原性が低いことと考えられている。モノクローナル抗体の開発には免疫やスクリーニング、機能解析のために良質な抗原蛋白質が大量に必要である。しかし複数回膜貫通蛋白質の生産や機能解析は一般的に困難である。複数回膜蛋白質の多くは複雑な構造をもち、シグナル伝達や物質輸送、形態形成など細胞にとって重要な役割を担っている。そのため、複数回膜貫通蛋白質を細胞で過剰発現させると正しい構造を取れず凝集することがあり、細胞が増殖や蛋白質合成自体を止めてしまうことがしばしば起こり、正しい構造と機能を保持した組み換え膜蛋白質分子を得るのは非常に困難である。クローディンの細胞外領域は非常に小さい上に種間の相同性が高く免疫原性が非常に低かった。
大阪大学大学院薬学研究科の岡田欣晃、近藤昌夫、愛媛大学プロテオサイエンスセンタープロテオ創薬科学部門の竹田浩之らの共同研究でクローディン5の細胞外領域に対する抗体を作成した。彼らはまずは愛媛大学のコムギ無細胞タンパク質合成系を用いてクローディン5の大量発現系を開発した。コムギ無細胞タンパク質合成系は翻訳活性の高いコムギ胚芽から抽出した翻訳機構に鋳型であるmRNA、基質であるアミノ酸、エネルギー源であるATPやGTPなどを加えることで試験管内で翻訳反応を行った。膜タンパク質を合成する際にはコムギ無細胞タンパク質合成系にリポソームを添加した。翻訳された膜タンパク質がフォールディングにより疎水的な膜貫通領域を形成すると、リポソーム脂質膜と相互作用し、膜に埋め込まれ、安定化する。この方法を用いてGPCRを大量発現させ抗体を作成したという報告もある。
クローディン5のmRNAはGC含量が局所的に80%を超え、mRNAが高次構造をとりやすく、この方法では十分な翻訳ができなかった。彼らはコドンを入れ替えることで、翻訳産物のアミノ酸配列を変えることなくクローディン5のmRNAのGC含量を50%前後に低下、平均化した。改変したmRNAとコムギ無細胞タンパク質合成系を用いて世界で初めてクローディン5の大量合成に成功した。免疫原性が低いため大量合成したクローディン5から細胞外領域認識抗体を作成することはできなかった。そのため彼らはクローディン5の配列をもとに新たな人工膜蛋白質を設計した。1つ目はヒトとマウスのクローディン5を融合させたキメラクローディン5であり、もうひとつがクローディン5の細胞外配列を両側に対称に配置したシンメトリッククローディン5である。このふたつの人工膜蛋白質をコムギ無細胞タンパク質合成系を用い合成し、それをマウスに免疫することでクローディン5の細胞外領域に対する抗体を作成した。さらにDNA免疫を用いて別のクローディン5の細胞外領域に対する抗体も作成した。
2つの方法を用いて作成されたクローディン5の細胞外領域に対する抗体は20種類以上に及んだ。彼らの作成した抗体は大まかにクローディン5のECL1のD68近辺を認識するものとECL2のS151近辺を認識するもの、結合部位不明なものの3つに分類された。
抗体以外にクローディン5の細胞外領域に結合するペプチドも知られている。C5C2と呼ばれるペプチドはマウスのクローディン5の細胞外領域に結合しガドリニウムの血液脳関門透過性を亢進させると報告されている。しかしペプチドのクローディン5選択性は乏しいと考えられる。
吸収促進薬であるカプリン酸ナトリウムなども過去には検討された。
ウェルシュ菌エンテロトキシンのC末端であるC-CPEはクローディン3とクローディン4に結合する。C-CPEとクローディンの複合体は細胞内に取り込まれて分解されると考えられている。クローディン5への親和性をもつC-CPE変異体も開発されている。クローディン5への親和性をもつC-CPEは血液脳関門を通過する薬物送達を可能にすると考えられている。
ウェルシュ菌のイオタ毒素由来のリコンビナント蛋白質angubindin-1はアンギュリン1とアンギュリン3に結合する。angubindin-1は血液脳関門を制御してアンチセンス核酸を中枢神経系に送達するという報告がある。
細菌毒素断片は細菌由来であり、さらに20~40kDaと大きく高い抗原性をもっている。臨床応用には分子サイズを小さくする必要があると考えられている。C-CPEとangubindin-1は吸収促進薬としても知られている。
キナーゼを介してタイトジャンクション蛋白質を制御するペプチドや化学物質がある。これらのモジュレーターはキナーゼを介して傍細胞経路を開く。この経路は非常に強力な血液脳関門透過性亢進作用をもつがクローディンファミリーやTAMPファミリーへの特異性が乏しい。そのため細胞骨格の収縮を招くおそれがある。具体的にはブラジキニン受容体、スフィンゴシン1リン酸受容体、アデノシン受容体を介するものなどが知られている。
アデノシン受容体のアゴニストを修飾したデンドリマーを用いることで血液脳関門に発言するGタンパク質共役型アデノシン受容体(A2A受容体)の活性化を介して密着結合が開口する方法が考案され、分子量45,000の高分子デキストランの脳への移行が増大すると報告されている。
傍細胞経路を用いるドラッグデリバリーシステムの問題点は副作用である。血清蛋白質として知られているアルブミン、ヘモグロビン、プラスミン、トロンビン、フィブリノーゲン、αシヌクレインは神経毒性があることが知られている。これらの血清蛋白質に過剰に暴露すると神経機能に不可逆な障害がおこる可能性がある。特にクローディン5の持続的なノックダウンでマウスが死亡することから、恒常的に1kDa以下の低分子が脳内に流入し続けると脳内環境が破綻し致命的な脳内炎症が生じることが示唆される。そのため傍細胞経路を用いるドラッグデリバリーシステムを臨床応用する場合は、治療の許容量と頻度や治療後血液脳関門のバリアー機能が回復するまでの時間や透過する上限の分子量を示す必要があると考えられている。
血液脳関門の評価を行うための実験系がいくつか知られている。