Lo sviluppo di agenti terapeutici che prendono di mira vari siti di malattie infiammatorie sta accelerando
Le nanoparticelle DDS (drug delivery system) già da molti anni sono utilizzate per il trattamento delle malattie infiammatorie grazie alle loro funzionalità di targeting attivo, ovvero selettivamente e attivamente mirate al tessuto della malattia infiammatoria.
Lo sviluppo di formulazioni DDS apre al trattamento di molte malattie infiammatorie (encefalite, retinocoroidite, polmonite, epatite, artrite, ecc.) e malattie che causano infiammazione secondaria (tumore maligno, reumatismi, infarto cerebrale, diabete, morbo di Alzheimer, ecc.)
Panoramica
L’Istituto nazionale di scienza e tecnologia industriale avanzata Divisione di ricerca nanotecnologica (di seguito “Divisione AIST / Nanotecnologia”) dell’Università di Osaka e il Dip. di Oftalmologia della Facoltà di Medicina Dipartimento di Scienze (di seguito “Scuola di Medicina dell’Università di Osaka”) consente per la prima volta al mondo un targeting attivo per il trattamento delle malattie infiammatorie. Sono state preparate nanoparticelle di DDS introdotte con catena di zucchero ed è stato preparato un topo modello di infiammazione oculare come modello di malattia infiammatoria e le nanoparticelle di DDS dirette al bersaglio sono state utilizzate come molecola bersaglio per i tessuti di malattie infiammatorie. È stato dimostrato che il targeting attivo viene eseguito selettivamente nel sito della malattia utilizzando le lectine.
Sono state condotte molte ricerche sui nanomateriali DDS come i liposomi. Tuttavia, nella maggior parte dei casi, anche se si legano a cellule bersaglio in vitro, non sono mirati alle cellule o ai tessuti bersaglio attesi in vivo. Questo risultato è la tecnologia di produzione di nanoparticelle DDS attive dirette al bersaglio introdotte dalla catena di zucchero sviluppata dalla Divisione AIST / Nanotech e dall’analisi della funzione di targeting attivo per le molecole bersaglio dei tessuti delle malattie infiammatorie sviluppata dall’Università / Facoltà di Medicina di Osaka. fondendo con la tecnologia, e attraverso lo sviluppo di questa tecnologia, malattie infiammatorie generali (encefalite, artrite reumatoide, polmonite, epatite, artrite, ecc.) E malattie che causano infiammazioni secondarie (tumori maligni, accelererà lo sviluppo di preparati DDS che può essere applicato al trattamento di reumatismi, infarto cerebrale, diabete, morbo di Alzheimer, ecc.).
In futuro, il programma prevede di sviluppare e mettere in pratica il sistema di necessario per realizzare nuovi trattamenti in vari campi come il trattamento del cancro, la terapia genica e la medicina rigenerativa.
Background di ricerca
DDS è l’abbreviazione di Drug Delivery System ed è tradotto come un sistema di somministrazione di farmaci. Tra questi, orientato al targeting DDS è un sistema per il riconoscimento di cellule / tessuti bersaglio di vari siti di malattie come il cancro e per la somministrazione a livello locale di farmaci e geni. Il targeting attivo del DDS per abilitare il targeting ad alte prestazioni è anche chiamato un farmaco missilistico ed è altamente previsto come un sogno contro il DDS nel 21 ° secolo.
Con l’invecchiamento della società, il tasso di morbilità e mortalità del cancro aumenta di anno in anno e si prevede lo sviluppo di DDS mirato, che è un nuovo nanomateriale terapeutico. L’importanza di sviluppare una tecnologia dei nanomateriali DDS orientata al target attivo che non abbia effetti collaterali in altre malattie sta attirando l’attenzione e si prevede che la dimensione del mercato supererà i 10 trilioni di yen in futuro. Stabilendo e sviluppando questa tecnologia, possiamo riconoscere cellule e tessuti bersaglio nelle aree colpite da varie malattie come cancro e malattie infiammatorie e fornire farmaci e geni localmente alle aree colpite per sistemi di somministrazione di farmaci terapeutici e diagnostica. È possibile rapidamente entrare in nuove industrie per l’applicazione della nanotecnologia in questi campi medici su larga scala, come la tecnologia per la creazione di nanoparticelle orientate al bersaglio che possono essere utilizzate come sonde di rilevamento di cellule / tessuti e per rafforzare la competitività internazionale.
Storia della ricerca
In questa ricerca, ci concentriamo sulla funzione di riconoscimento molecolare / cellulare correlata alle catene di zucchero, che attualmente sta attirando l’attenzione nelle scienze della vita come la terza catena dopo gli acidi nucleici e le proteine. nanomateriali DDS orientati. Quindi, sintetizzando un’ampia varietà di nanoparticelle DDS introdotte dalla catena dello zucchero con diverse strutture della catena dello zucchero e studiando il loro riconoscimento molecolare e la farmacocinetica, abbiamo mirato a stabilire la tecnologia di base per la costruzione di questi nuovi nanomateriali DDS. In collaborazione con l’Università di Osaka e la Facoltà di Medicina, stiamo promuovendo la ricerca verso l’applicazione pratica come la delucidazione delle funzioni di queste nuove nanoparticelle DDS in vivo e lo sviluppo di nuove formulazioni terapeutiche.
Contenuto della ricerca
(1) Tecnologia per la produzione di nanoparticelle DDS dirette al bersaglio
Il problema di questa tecnologia è che ha un’attività di legame specifica a varie lectine (proteine di riconoscimento della catena dello zucchero) esistenti sulla superficie cellulare di vari tessuti del corpo vivente. la presente invenzione è quella di fornire un liposoma in cui è stata introdotta una catena di zucchero, che può identificare cellule e tessuti in un corpo vivente reale e trasportare in modo efficiente un farmaco o un gene. Per risolvere questo problema, i ricercatori attuali hanno condotto vari esperimenti e studi sulle proprietà della superficie dei liposomi o delle catene di zucchero e delle proteine linker che si legano alla superficie, e hanno progettato la struttura delle molecole delle catene di zucchero legate a ciascun tessuto. hanno scoperto che possiamo effettivamente controllare l’orientamento target della proteina e hanno completato questa tecnologia.
(2) Delucidazione della funzione di targeting attivo da parte della molecola bersaglio del tessuto della malattia infiammatoria In questo studio, DDS per il trattamento o la diagnosi per il rilascio locale di farmaci e geni nell’area interessata accumulandosi nel tessuto bersaglio del sito della malattia infiammatoria. Analisi funzionale dei principi attivi nanoparticelle DDS mirate che possono essere utilizzate così come vengono eseguite. In particolare, abbiamo mirato a chiarire la funzione diretta al bersaglio dei liposomi in cui sono state introdotte nei tessuti delle malattie infiammatorie catene di zucchero in grado di legarsi in modo specifico a una pluralità di molecole bersaglio espresse nelle cellule endoteliali vascolari nel sito della malattia infiammatoria. Per risolvere questo problema, il presente ricercatore ha studiato diligentemente l’applicazione di questo liposoma mirato all’area della malattia infiammatoria, ha creato un topo modello di infiammazione oculare come animale modello di malattia infiammatoria e ha descritto il liposoma diretto al bersaglio. Abbiamo trovato che i liposomi vengono assorbiti selettivamente dal sito infiammato dell’occhio e hanno completato questa tecnica.
Progetti futuri
Il brevetto di base è già stato richiesto e in futuro prevediamo di costituire un consorzio incentrato su questa tecnologia e rafforzare la collaborazione industria-università-governo attraverso la ricerca congiunta con i produttori farmaceutici.
Spiegazione dei termini
◆ DDS Abbreviazione di Drug Delivery System . La traduzione giapponese del sistema di somministrazione del farmaco è il sistema di somministrazione del farmaco, che può essere classificato in DDS controllato dall’assorbimento, DDS controllato dal rilascio e DDS orientato al target. Un DDS ideale è un sistema che fornisce un farmaco “alla parte richiesta del corpo”, “nella quantità richiesta” e “per il tempo richiesto”.
◆ Targeting DDSS. È classificato in DDS con targeting passivo e DDS con targeting attivo. Il primo è un metodo per controllare il comportamento interno utilizzando proprietà fisico-chimiche come la dimensione delle particelle e l’idrofilia di un vettore (trasportatore di farmaci). Quest’ultimo è un metodo per controllare attivamente la direttività verso un tessuto bersaglio aggiungendo a questi un meccanismo speciale, ad esempio, un anticorpo avente una specifica funzione di riconoscimento molecolare per una molecola bersaglio di una cellula specifica che costituisce il tessuto bersaglio. Esiste un metodo di utilizzare un vettore a cui è legata una catena di zucchero o simili, ed è talvolta chiamato “farmaco missilistico”.
◆ Catena dello zuccheroÈ una sostanza in cui circa 20 tipi di monosaccaridi (glucosio, ecc.) Sono legati in una catena ed è attaccata a proteine e lipidi all’interno e all’esterno delle cellule del corpo vivente. Le funzioni differiscono a seconda della sequenza dei monosaccaridi e di solito sono ramificate in modo intricato e si prevede che il corpo umano abbia centinaia o più tipi di catene di zucchero aventi varie strutture. Si pensa che sia correlato alle funzioni di ordine superiore che proteine e lipidi svolgono nel corpo, come la funzione di riconoscimento molecolare / cellulare tra le cellule, ma il meccanismo è ancora in gran parte sconosciuto. Sta attirando l’attenzione nelle attuali scienze della vita come terza catena della vita dopo gli acidi nucleici e le proteine. In particolare, è prevista la funzione delle catene di zucchero come ligandi (molecole di informazione) nel riconoscimento cellulare e si sta studiando la loro applicazione allo sviluppo di materiali altamente funzionali.
◆ Lectina , è anche chiamata proteina di riconoscimento della catena dello zucchero. La ricerca sulle lectine vegetali è vecchia e se ne conoscono già circa 300 tipi. Recentemente, le lectine animali sono state studiate attivamente e nuove lectine vengono scoperte. Sono allo studio varie funzioni di riconoscimento della catena dello zucchero basate sul gruppo lectina (circa 100 tipi) della famiglia principale delle lectine sulla membrana cellulare animale. In particolare, viene prestata attenzione alla funzione di recettore (proteina che riceve informazioni o molecola bersaglio) che riceve informazioni strutturali di ligandi della catena dello zucchero aventi varie strutture.
◆ Ligand In biochimica, una sostanza che si lega specificamente a una proteina è chiamata ligando. Ad esempio, un substrato che si lega a un enzima, un peptide che si lega a varie proteine recettoriali (chiamate recettori) esistenti sulla membrana cellulare, un ormone, un neurotrasmettitore e simili sono chiamati ligandi per ciascuna proteina. Pertanto, nel caso di questo studio, al fine di utilizzare varie proteine della lectina (quelle che funzionano come un tipo di recettore) esistenti sulla specifica membrana cellulare del tessuto bersaglio come molecole bersaglio, la catena dello zucchero che è il ligando della proteina viene utilizzato sulla superficie dei liposomi, il che significa che sono state prodotte nanoparticelle di DDS con una funzione di targeting attivo.
◆ Liposomi Un tipo di membrana artificiale lipidica. Quando un lipide viene sospeso in una soluzione di sale marino a una temperatura superiore alla temperatura di transizione di fase peculiare del lipide, si formano spontaneamente vescicole chiuse costituite da una membrana bimolecolare chiamata cristallo liquido smettico. Queste vescicole sono chiamate liposomi. È anche possibile incorporare colesterolo, glicolipidi, ecc. Poiché il liposoma è una vescicola chiusa contenente acqua all’interno, è possibile trattenere un farmaco idrosolubile o simile nella vescicola. Pertanto, tali liposomi vengono utilizzati per fornire farmaci, geni, ecc. Che non possono attraversare la membrana cellulare nella cellula. Inoltre, poiché ha una buona biocompatibilità, è altamente previsto come materiale di supporto nanoparticellare per DDS.
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