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ニーマン・ピック病 C 型の薬を探せ:in vivo スクリーニングに適したゼブラフィッシュモデル

2018.09.24

ニーマン・ピック病 C (NPC) は、細胞のライソソームにコレステロールが蓄積し、神経症状や肝脾腫等を引き起こす難病である。近年、2-ヒドロキシプロピル-β-シクロデキストリン(HP-β-CyD)が、NPC の各種症状を緩和する報告が次々と発表されており、米国では臨床試験も実施されている。しかし、さらなる医薬品候補化合物の探索は、依然として必要である。最近 Tseng らは、CRISPR/Cas9 システムを用いて、npc1-null 突然変異を有するゼブラフィッシュの作製に成功した。本モデルは NPC の症状をよく反映しており、NPC 治療薬の候補化合物を in vivo スクリーニングする際の強力な手段になるであろう。

 

参考論文

Modeling Niemann-Pick disease type C1 in zebrafish: a robust platform for in vivo screening of candidate therapeutic compounds.

Wei-Chia Tseng et al.

National Institutes of Health, Department of Health and Human Services, Bethesda, USA.

Dis Model Mech. 11. dmm034165 (2018).

スルホブチルエーテルβ-シクロデキストリンは、抗炎症活性のための粘膜付着型製剤として利用できる

2018.09.21

カラギーナン誘発性ウサギモデルに対するアムロジピンの抗炎症作用及びスルホブチルエーテル-β-シクロデキストリンの角膜浸透の影響を試験するために粘膜付着型眼球フィルムが調製された。ヒドロキシプロピルメチルセルロース(HPMC)眼球フィルムは、アムロジピンとβ-シクロデキストリン(BCD)、ヒドロキシプロピルβ-シクロデキストリン(HPCD)、及びスルホブチルエーテルβ-シクロデキストリン(SBCD)の複合体を形成したものを調整した。シクロデキストリンを含まないフィルムは、最大の膨潤および浸食を最大限に示した。薬物放出及び浸透の両方が高度に拡散制御されており、シクロデキストリンを含むまたは含まない他の製剤と比較して、溶解の増加に起因しておりSBCDで最高の改善が観察された。最も高い結合エネルギーおよび非晶質化の最大程度がSBCDフィルム製剤において確認された。インビトロにおけるアムロジピンの放出改善と眼透過性は、シクロデキストリン複合体のHPMCフィルム製剤によって確認され、SBCDが両方において最も優れていた。二成分系および三成分系の分子ドッキング試験では、アムロジピンとBCDとの結合エネルギーが、HBCDやSBCDと比較して最も低かった。急性炎症の徴候は、盲嚢のフィルム適用の2時間以内に緩和された。アムロジピン-HPMCフィルムにおけるスルホブチルエーテルβ-シクロデキストリンの存在は、眼の透過を有意に改善することができ、抗炎症活性のための粘膜付着型製剤として利用することができる。
参考論文
Drug-in-mucoadhesive type film for ocular anti-inflammatory potential of amlodipine: Effect of sulphobutyl-ether-beta-cyclodextrin on permeation and molecular docking characterization

Nanda A1, Sahoo RN1, Pramanik A1, Mohapatra R1, Pradhan SK2, Thirumurugan A3, Das D1, Mallick S4.
1 Department of Pharmaceutics, School of Pharmaceutical Sciences, Siksha O Anusandhan, (Deemed to be University), Bhubaneswar, Odisha, India.
2 Department of Bioinformatics, Orissa University of Agriculture and Technology, Bhubaneswar, Odisha, India.
3 Institute of Physics, Bhubaneswar, Odisha, India.
4 Department of Pharmaceutics, School of Pharmaceutical Sciences, Siksha O Anusandhan, (Deemed to be University), Bhubaneswar, Odisha, India.

Colloids Surf B Biointerfaces. 2018 Sep
Current Impact Factor of 3.997

シクロデキストリナーゼ

2018.09.14

シクロデキストリン合成酵素は、デンプンを分解・環化することによりシクロデキストリンを生成する、微生物から産生される酵素である。また、デンプンを十分に分解するため、ある微生物はオリゴ糖のα-1,4結合を分解するシクロデキストリナーゼを合成することができる。本研究では、Massilia timonae 由来のシクロデキストリナーゼをクローニングし、大腸菌に発現させることで、組替え型シクロデキストリナーゼを作製し、精製および特性を確認した。本シクロデキストリナーゼは、4量体を形成し(分子量:260kDa)、40℃、pH7.0の至適条件で存在する。また、45℃30分のインキュベーション後も安定であった。さらに、本酵素は、β-シクロデキストリンやマルトヘプタロースなどを加水分解し、グルコースやマルトースを産生した。なお、マルトデキストリンやデンプンよりもβ-シクロデキストリンに対して高い活性を示した。以上のように本研究により作製したシクロデキストリナーゼは、デンプンなどに対する新規加水分解酵素としての応用が期待される。

 

参考文献

This novel cyclodextrinase could be a promising alternative for the enzymatic hydrolysis of starch.

F. C. D. Santos, I. P.Barbosa-Tessmann.

Universidade Estadual de Maringá, Department of Biochemistry, Av. Colombo, 5790, 87020-900, Maringá, PR, Brazil.

Protein. Expr. Purif., doi: 10.1016/j.pep.2018.08.013.

Current Impact Factor of 1.338 (2017 Journal Citation Reports)

スルホブチルエーテル-β-シクロデキストリン及びアルギン酸プロピレングリコールがクロザピンの溶解度に及ぼす影響

2018.08.29

クロザピン(CLZ)は、統合失調症の治療に使用される非定型抗精神病薬であり、水への可溶性が不十分である(0.05mM)。本研究では、β-シクロデキストリン(CD)およびその誘導体がCLZの溶解度に及ぼす影響を調べた。 CLZの溶解度を測定して溶解度相図を作成し、水溶液中のCLZとスルホブチルエーテル-β-シクロデキストリン(SBE-β-CD)間の相互作用をプロトンNMR及び2D-ROESY NMRにて観測した。さらに、各ポリビニルピロリドン、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、カルボキシメチルセルロースナトリウム塩、ポリビニルアルコール、アルギン酸ナトリウム、プロピレングリコールアルギン酸(PGA)等を含む水溶性ポリマーとSBE-β-CDとのCLZの溶解性に対する相乗効果を調べた。結果は、CLZの溶解度はSBE-β-CD(15mM)溶液中において1w / v%PGAに対する溶解度が7.6mMであり、PGAを含まないCLZの溶解度のほぼ4倍であることを示した。対照的に、水溶液中の1w / v%PGAによるCLZの溶解度は、SBE-β-CD (15mM)溶液中のCLZの溶解度に対して1/3減少していた。 2D-ROESY NMRは、CLZ / SBE-β-CD / PGA三元複合体が形成されたことを示した。 PGAとSBE-β-CDの組み合わせはCLZの溶解性を増強することが判明した。
参考論文
Effect of sulfobutyl ether-β-cyclodextrin and propylene glycol alginate on the solubility of clozapine
Furuishi T1, Sekino K1, Gunji M1, Fukuzawa K1, Nagase H2, Endo T3, Ueda H1, Yonemochi E1.
1 Department of Physical Chemistry , School of Pharmacy and Pharmaceutical Sciences, Hoshi University , 2-4-41 Ebara, Shinagawa-ku , Tokyo , 142-8501 , Japan.
2 Central Research Laboratories , School of Pharmacy and Pharmaceutical Sciences, Hoshi University , 2-4-41 Ebara, Shinagawa-ku , Tokyo , 142-8501 , Japan.
3 School of Pharmacy, Tokyo University of Pharmacy and Life Sciences , 1432-1 Horinouchi , Hachioji , Tokyo 192-0392 , Japan.
Pharm Dev Technol. 2018 Aug 21
Current Impact Factor of 1.945

次世代のチオール化シクロデキストリンの粘膜付着型賦形剤応用

2018.08.28

チオール化シクロデキストリンは、ドラッグデリバリーシステムの分野において、粘膜付着型賦形剤として使用されている。筆者らは以前、ブロモ化を介してチオ尿素と反応させることで、シクロデキストリンのグルコースを開環することなくチオールを導入する方法を報告した。本研究では、同様の方法で合成したチオール化シクロデキストリンに加え、チオール基にメルカプトニコチン酸をジスルフィド結合により導入することでチオール基を保護したシクロデキストリン(チオール基保護シクロデキストリン)を合成した。チオール化シクロデキストリンおよびチオール基保護シクロデキストリンは、シクロデキストリン単独と比較して、粘膜付着性がそれぞれ、44.4倍および50.9倍に増大した。さらに細胞障害性を観察されず、アミラーゼ処理によるシクロデキストリンの分解も起こらなかった。以上のことから、チオール化シクロデキストリンおよびチオール基保護シクロデキストリンは、新規粘膜付着型賦形剤として応用が期待される。

 

参考文献

S-protected thiolated cyclodextrins as mucoadhesive oligomers for drug delivery

H. M. Asim et al

Center for Chemistry and Biomedicine, Department of Pharmaceutical Technology, Institute of Pharmacy, University of Innsbruck, Innrain 80/82, 6020 Innsbruck, Austria

J. Colloid. Interface Sci. 531, 261-268 (2018)

Current Impact Factor of 5.091 (2017 Journal Citation Reports)

シクロデキストリンがアダマンタン誘導体を包接する向き

2018.08.24

β-シクロデキストリンと最も相性のいいゲスト分子は?という問いに、多くの研究者はアダマンタンと答えるだろう。事実、β-シクロデキストリンとアダマンタンのホスト-ゲスト相互作用を利用した超分子素材が、多分野において開発されている。しかし、β-シクロデキストリンとアダマンタン誘導体の相互作用様式を詳細に調べた研究は、意外にも少ない。Schönbeck は、adamantane-1-carboxylate (アニオン性) および 1-adamantyl ammonium (カチオン性) 2 種類のアダマンタン誘導体を用いて、β-シクロデキストリンおよびその誘導体との相互作用様式を解析した。1-adamantyl ammonium の場合、アンモニウム基は β-シクロデキストリン空洞に包接されず、空洞の広い方 (2 級側) からはみ出た包接様式を示した。一方、adamantane-1-carboxylate の場合、カルボキシル基が、β-シクロデキストリン空洞の広い方 (2 級側) のみならず、狭い方 (1 級側) にも位置し、2 パターンの包接様式が存在することが示唆された。すなわち、アダマンタン誘導体の官能基の違いにより、β-シクロデキストリンの包接様式も異なることが明らかとなった。なお、各種 β-シクロデキストリン誘導体 (ジメチル体、トリメチル体) で大きな差異は見られなかった。

 

参考論文

Charge Determines Guest Orientation: A Combined NMR and Molecular Dynamics Study of β-Cyclodextrins and Adamantane Derivatives.

Christian Schönbeck

Department of Science and Environment, Roskilde University, Denmark

J. Phys. Chem. B, 122, 4821-4827 (2018).

持続放出および抗炎症活性の増強を有するメサラジン/ヒドロキシプロピル-β-シクロデキストリン/キトサンナノ粒子

2018.08.22

この研究は、ヒドロキシプロピル-β-シクロデキストリン(HP-β-CD)包接複合体充填キトサン(CS)ナノ粒子(NP)を調製することにより、メサラジン(MSZ)の新たな持続放出システムを開発することを目的とした研究である。 HP-β-CD と MSZの複合体を1:1の割合で調製し、種々の分析技術を用いて特性を明らかにした。最適な条件下で調製されたHP-β-CD / MSZ / CS NPは、球状で(直径90±17nm)、細いサイズ分布、および高い充填効率を有していた。MSZ単体と比較して、HP-β-CD / MSZ / CS NPはMSZの有意な持続放出を示した。サイトカイン誘発炎症反応に対するナノ粒子の活性を、サイトカイン刺激HT-29細胞株を用いて、主要な炎症メディエーターをモニターすることで評価した。その結果は、MSZ単体と比較して、今回のナノ粒子がNO、PGE2、およびIL-8の産生をより強く阻害し、より良好な抗炎症効果を有することを示した。したがって、HP-β-CD / MSZ / CS NPは、MSZの有望な送達システムになる可能性がある。

参考論文
Mesalazine/hydroxypropyl-β-cyclodextrin/chitosan nanoparticles with sustained release and enhanced anti-inflammation activity.
Tang P1, Sun Q1, Zhao L1, Pu H1, Yang H1, Zhang S1, Gan R1, Gan N1, Li H2
1 School of Chemical Engineering, Sichuan University, Chengdu 610065, China.
2 School of Chemical Engineering, Sichuan University, Chengdu 610065, China. Electronic address: lihuilab@sina.com.
Carbohydrate Polymers 15 October 2018
Current Impact Factor of 4.811

SBE-β-CDが抗真菌薬のポサコナゾールのバイオアベイラビリティを改善

2018.08.21

ポサコナゾール(PCZ)は、トリアゾール系の経口抗真菌薬で、作用機序は他のアゾール系と同じくエルゴステロール合成阻害であるが、他のトリアゾール系薬に比較して、より幅広い抗真菌活性を有する。特筆すべきは、他のアゾール系抗真菌薬が無効な接合菌に対しても抗真菌活性を有している点であり、白血病患者の化学療法中の好中球減少時の侵襲性深在性真菌症の予防投与などに有効であるとされる。しかしながら、溶解度が著しく低いことやバイオアベイラビリティが低いことが問題となっている。そこで、本研究では、PCZをスルホブチルエーテルβシクロデキストリン(SBE-β-CD)により包接させることで上記問題点の改善を目指した。PCZ単独およびPCZ/ SBE-β-CD複合体のCmax値は、それぞれ0.565±0.102 μg/mL および1.12±0.091 μg/mL、AUC0t 値は、12.2±2.5 μg・h/mLおよび 19.9±2.5 μg・h/mL、 AUC0 値は、16.4±3.2 μg・h/mL および 25.0±3.5 μg・h/mL であった。

 以上のことから、SBE-β-CDは、PCZを包接することにより、PCZのバイオアベイラビリティを顕著に改善した。

 

参考文献

In vitro and in vivo evaluation of a posaconazole‐sulfobutyl ether‐β‐cyclodextrin inclusion complex

M. Wang1,2, J. Jiang2, Y. Cai2, M. Zhao2, Q. Wu1, Y. Cui1, C. Zhao2

1 Lizhu Group Lizhu Medicinal Research Institute, Zhuhai, Guangdong Province, China.

2 School of Pharmacy, Shenyang Pharmaceutical University, Shenyang, Liaoning Province, China.

Biomed. Chromatogr. doi: 10.1002/bmc.4364. (2018)

Current Impact Factor of 1.688 (2017 Journal Citation Reports)

シクロデキストリンの動きを on-off 制御できるロタキサン

2018.08.10

ロタキサンやポリロタキサン中のシクロデキストリンは、軸分子沿ってスライドリングできたり、回転できたりするため、ロタキサンやポリロタキサンを用いた機能性トポロジカル素材の開発が活発に行われている。最近 Zhang らは、α-シクロデキストリン 2 分子からなる擬ロタキサンの両末端を 2-formylphenylboronic acid でキャップし、[3]ロタキサンを one-pot で得た。興味深いことに、キャップ部位のボロン酸は、隣接する α-シクロデキストリンとボロン酸エステルを形成し、α-シクロデキストリンの動きを止めた。一方で、ボロン酸エステルを切断する化学物質を添加すると、α-シクロデキストリンが可動となった。すなわち、ロタキサン中のシクロデキストリンの動きを on-off 制御することに成功した。本技術は、分子マシンや分子スイッチ等を構築する上で有益であろう。

 

参考論文

Cyclodextrin Rotaxane with Switchable Pirouetting.

Qi-Wei Zhang et al.

Department of Chemistry and Biochemistry, University of Notre Dame, USA

Org. Lett., 20, 2096-2099 (2018).

"多"刺激応答的シクロデキストリン誘導体

2018.08.08

シクロデキストリンを利用したドラッグデリバリーシステム(DDS)において、刺激応答的な包接や放出が望まれている。そこで筆者らは、様々な刺激に応答し物性が変化するシクロデキストリン誘導体を合成した。具体的には、チオール基を介して複数のオリゴエチレングリコールをシクロデキストリンに導入した。このオリゴエチレングリコール修飾シクロデキストリンは、相転移温度よりも高い温度では、オリゴエチレングリコールが凝集し、シクロデキストリンの包接能力が下がることで、ゲスト分子を放出する。一方、相転移温度よりも低い場合、オリゴエチレングリコールが分散し、ゲスト分子を包接しやすい状態になる。さらに、還元環境において、より親水性が増加することや金属イオンの添加により包接力が増加するという特徴を有する。

以上のように、チオール基介在性オリゴエチレングリコール修飾シクロデキストリンは、温度や酸化還元、金属イオンの添加により物性を変化させる"多"刺激応答のシクロデキストリンとして、DDSへの応用が期待される。

 

参考文献

OEGylated Cyclodextrins Responsive to Temperature, Redox, and Metal Ions

R. Zhu1, A. Qian1, J. Yan1, W. Li1,2, K. Liu1, T. Masuda1, A. Zhang1

1Department of Polymer Materials, College of Materials Science and Engineering, Shanghai University

2School of Engineering and Applied Sciences, Harvard University

ACS Appl. Mater. Interfaces, 10, 13258-13263, 2018

Current Impact Factor of 8.097 (2017 Journal Citation Reports)

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