Research Abstract

血糖値変化に応答してBBBを効率的に通過して脳内に進入するナノキャリアの開発

Glycaemic control boosts glucosylated nanocarrier crossing the BBB into the brain

2017年10月17日 Nature Communications 8 : 1001 doi: 10.1038/s41467-017-00952-3 (2017)
血糖値変化に応答してBBBを効率的に通過して脳内に進入するナノキャリアの開発
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体内の標的部位に生理活性物質を送達する薬剤送達システムの開発は、最近大きな関心を集めており、最先端技術として急速に進歩している。しかしながら、全身投与によって血液脳関門(BBB)を通過し、脳内に進入して効率よく神経細胞に到達できるナノキャリアは、まだほとんど存在しない。今回我々は、精密設計した高分子の自己組織化によって構築されるグルコースを表面に有する超分子ナノキャリアを開発した。このナノキャリアの脳集積とBBB通過は、脳毛細血管内皮細胞において豊富に発現しているグルコーストランスポーター1(GLUT1)の血管内皮細胞内腔側から脳実質部側への移動を、絶食後の精密な血糖操作により制御することで促進される。ナノキャリアの脳内での分布は、表面のグルコース密度の精密な制御によって調節でき、グルコース密度を最適化することで神経細胞内に集積するナノキャリアを増やすことが可能になる。

Y. Anraku, H. Kuwahara, Y. Fukusato, A. Mizoguchi, T. Ishii, K. Nitta, Y. Matsumoto, K. Toh, K. Miyata, S. Uchida, K. Nishina, K. Osada, K. Itaka, N. Nishiyama, H. Mizusawa, T. Yamasoba, T. Yokota and K. Kataoka

Corresponding Authors

横田 隆徳
東京医科歯科大学 医歯学総合研究科 脳神経病態学分野

片岡 一則
川崎市産業振興財団 ナノ医療イノベーションセンター

Recently, nanocarriers that transport bioactive substances to a target site in the body have attracted considerable attention and undergone rapid progression in terms of the state of the art. However, few nanocarriers can enter the brain via a systemic route through the blood-brain barrier (BBB) to efficiently reach neurons. Here we prepare a self-assembled supramolecular nanocarrier with a surface featuring properly configured glucose. The BBB crossing and brain accumulation of this nanocarrier are boosted by the rapid glycaemic increase after fasting and by the putative phenomenon of the highly expressed glucose transporter-1 (GLUT1) in brain capillary endothelial cells migrating from the luminal to the abluminal plasma membrane. The precisely controlled glucose density on the surface of the nanocarrier enables the regulation of its distribution within the brain, and thus is successfully optimized to increase the number of nanocarriers accumulating in neurons.

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