はじめに
医薬品の製剤開発ではシクロデキストリン（CyD）を用いて薬物の包摂体を形成させて、薬物の水溶性向上や安定化を狙うことがある。そのCyD-薬物包摂体の真価を見極めるには、in vitro と in vivo の両面からその製剤特性を綿密に評価することが欠かせない。
代表的な in vitro 評価手法には以下のようなものがある。
- 溶解性・溶出試験
- 安定性試験
- 細胞毒性・バイオ相溶性
- 細胞取り込み・経皮透過性
- 放出挙動・シミュレート
一方、代表的な in vivo 評価手法には以下のようなものがある。
- 薬物動態学（PK）
- 組織分布（Biodistribution）
- 薬効試験・病態モデル
- 安全性・毒性評価
本稿では、CyD包摂体が持つ可能性を解き明かすために、評価指標と代表的な評価手法、実験デザインのポイントについて取り上げたいと思う。
| ＜目次＞ はじめに 溶解性・溶出試験 安定性試験 細胞毒性・バイオ相溶性 細胞取り込み・経皮透過性 放出挙動・シミュレート 薬物動態学（PK） 組織分布（Biodistribution） 薬効試験・病態モデル 安全性・毒性評価 実験デザインと最適化のポイント あとがき |
溶解性・溶出試験
- 目的
- 包摂化による溶解度向上度合いを定量
- 手法
- 鏡面撹拌下での平衡溶解度測定
- USPバスケット／パドル法による溶出プロファイル
- 評価項目
- 平衡溶解度
- 例）水中で100倍向上
- 溶出率（%）
- 初期溶出速度（V₀）
- 溶出半分時間（T₅₀%）
- 平衡溶解度
安定性試験
- 目的
- 包摂体が化学的・物理的に安定かを検証
- 手法
- 加速条件（40 °C／75 %RH）
- 光照射ストレス
- 凍結融解サイクル後の残存率評価
- 分析法
- HPLC／UPLC
- DSC
- XRD
- FT-IR
細胞毒性・バイオ相溶性
- 目的
- キャリアそのもの（CyD＋ゲスト複合体）が安全かを確認
- 手法
- MTTアッセイ
- LIVE/DEAD染色
- ラクトック酸脱水素酵素（LDH）漏出試験
- 細胞種例
- 細胞毒性（MTT）
- 例）IC₅₀ > 200 µM（安全域）
- Caco-2（経口吸収モデル）
- 例）Caco-2透過試験で、Pappが2.5倍に増大
- HepG2（肝代謝モデル）
- HUVEC（血管内皮モデル）
- 細胞毒性（MTT）
細胞取り込み・経皮透過性
- 目的
- 包摂体の細胞内移行やバリア通過特性を評価
- 手法
- フローサイトメトリー
- 共焦点顕微鏡イメージング
- 透過型イオン電気泳動装置（TEER）
- 指標
- 取り込み効率（%）
- 透過係数（Papp）
放出挙動・シミュレート
- 目的
- in vivo での放出挙動を予測
- 手法
- ダイナミックミーニング
- pHシミュレートバッファ（胃液 pH 1.2／腸液 pH 6.8）
- 評価
- モデルフィッティング（Higuchi、Korsmeyer–Peppasモデル）
薬物動態学（PK）
- 目的
- 血中濃度–時間曲線からバイオアベイラビリティを算出
- 手法
- 静脈内／経口投与後の血漿サンプリング（LC-MS/MSによる定量）
- 指標例
- Cmax（最高濃度）
- Tmax（最高到達時間）
- AUC（曲線下面積）
- 例）経口投与後（マウス）、AUCが4.2倍増加
- t₁/₂（半減期）
組織分布（Biodistribution）
- 目的
- 標的部位への集積性とオフターゲット分布を可視化
- 手法
- 蛍光／放射性ラベル付き包摂体投与後のイメージング
- 組織バイバイラジオグラフィ
- オプティカルイメージング
- 蛍光／放射性ラベル付き包摂体投与後のイメージング
- 評価
- 標的/非標的組織の濃度比
- 組織分布
- 例）マクロファージ集積部位での局所濃度最大2.8倍増
薬効試験・病態モデル
- 目的
- 包摂化による薬理活性の向上を検証
- 手法
- がんモデル（マウス腫瘍移植）
- 炎症モデル（ラット関節炎誘導）
- 神経疾患モデルなど
- エンドポイント
- 腫瘍体積抑制率
- 生理活性マーカー（炎症サイトカイン）
- 抗炎症モデル（ラット）
- 例）関節炎インデックスが30%抑制
- 抗炎症モデル（ラット）
- 行動評価
- 抗炎症モデル（ラット）：関節炎インデックスが30%抑制
安全性・毒性評価
- 目的
- 長期投与における毒性プロファイルを把握
- 手法
- 反復投与毒性試験（14–28日）
- 血液生化学検査
- 組織病理学
- 指標
- 肝腎機能指標（ALT、AST、BUN、Cre）
- ヒストパソロジカルスコア
実験デザインと最適化のポイント
- 相関構築
- in vitro – in vivo 相関（IVIVC）モデルを導入
- サンプル数
- 統計的に有意差を得るために、事前検定でパワー分析
- 分析法バリデーション
- LC-MS/MS／HPLCの特異性の確認
- 直線性の確認
- 精度の確認
- 動物モデル選定
- ヒト相関性の高い種を適切に選択
- 品質管理
- 包摂率の定量管理
- 粒度の定量管理
- 残留溶媒の定量管理
あとがき
シクロデキストリン包摂体の in vitro / in vivo 評価は、溶解性改善から薬効・安全性に至るまで多角的な検証が求められる。
IVIVC を意識した実験設計と、高度な分析技術を組み合わせることで、包摂体の真のポテンシャルを引き出したものである。
そのために、IVIVC モデリングの実践（データ解析とアルゴリズム）やCyD包摂体の代謝・排泄経路の解析にも関心を持つ必要がありそうだ。また、臨床移行に向けたスケールアップとGMP／GLP対応といった、評価技術のより深い領域の学習と理解が求められる。
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【参考資料】
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