吸入薬物送達
吸入薬物送達は、特に喘息、慢性閉塞性肺疾患（COPD）、感染症などの呼吸器系疾患において、医薬品を投与するための重要な経路です。この経路には、迅速な作用発現、呼吸器系の患部への局所的な薬物送達、全身的な副作用の軽減など、いくつかの利点があります。前臨床研究では、吸入薬物送達により、新規化合物の有効性、安全性、薬物動態を調べるとともに、呼吸器疾患の基礎となるメカニズムをモデル化して探求することができます。
オレンジサイエンスが取り扱うemka TECHNOLOGIES社は、吸入薬物送達分野における前臨床研究を推進するためのターンキーソリューションとなる機器を提供しています。
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inExposeシステムは、正確かつ制御された吸入薬物送達を可能にし、研究者は実際の吸入シナリオを正確に再現することができます。この精度は、吸入薬剤の薬物動態および薬力学の評価や治療効果の評価に不可欠です。
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flexiVentシステムは、吸入投与量と換気を同期させ、動物モデルにおける薬物の沈着と分布を最適化します。
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expoCubeシステムは、in vitroで肺組織を多様なエアロゾルに曝すための制御された環境を提供し、研究者が肺組織に対するさまざまな薬剤や環境因子の影響を調べることを可能にします。
inExpose
再現性のある介入、予測可能な結果
モジュール式暴露ソリューション (エアゾール, タバコ, 電子タバコ, 汚染物質, 乾燥粉末, 生物製剤)
肺を介した薬物や新規の治療担体の投与は、多くの理由から望ましいと考えられます。肺の大きな表面積と高い脈管形成は、局所的または血液を介した全身的な物質の迅速かつ効果的な送達を可能にします。薬物送達のための経路として吸入を考慮する場合、SCIREQの介入プラットフォームであるinExposeは、プロセスの標準化を保証することにより、研究の再現性と研究効率に大きなプラスの効果をもたらします。Aeronebネブライザーと統合されたinExposeは、高度なコンピューター制御により、実験小動物へのエアロゾル曝露セッションを自動化、精密化、反復可能にします。さらに、inExposeは内部容積が小さいため、曝露の立ち上がり時間を短縮し、大量の材料の必要性を最小限に抑えます。
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噴霧/懸濁薬剤
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脂質ナノ粒子
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アンチセンス・オリゴヌクレオチド（ASO）
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小干渉RNA（siRNA）
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モノクローナル抗体
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ベシクル/ナノベシクル
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キトサンナノ粒子
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乾燥粉末
論文
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Inhalation Delivery of Interferon-λ-Loaded Pulmonary Surfactant Nanoparticles Induces Rapid Antiviral Immune Responses in the Lung. (2024). Gil., C.H., et al. Applied Materials & Interfaces, https://doi.org/10.1021/acsami.3c13677
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Development of alternative in vitro and ex vivo models for testing of inhalable antibiotics – InhalAb.”Wronski, S., et al. (2020). Models of Lung Disease Workshop 2020, Hannover (Germany)
flexiVent
吸入投与
完全な肺機能表現型分類（抵抗、コンプライアンス、肺活量、PVループ、FEV/FVC）
人工呼吸器補助薬物投与（VAAD）は、鼻からの吸入と気管内投与とのハイブリッドです。このアプローチは、被験者を挿管し、最適化されたコンピューター制御の換気プロファイルを用いて、吸入された化合物を数回の呼吸にわたって被験者の肺の奥深くに投与するものです。この方法によって、被験者間のばらつきが最小化され、肺内に非常に均一なエアロゾル沈着がもたらされます。さらに、投与前と投与後に被験者の肺機能を測定することができます。したがって、VAADは薬物送達や疾患モデリング（例えば、ブレオマイシンを用いたIPF研究）に用いることができます。
論文
expoCube
信頼性が高く効果的な体外曝露
in vitro 吸入暴露
expoCubeは、細胞や組織へのエアロゾルの高い信頼性と効果的な堆積を可能にする、新しいAir Liquid Interface (ALI)/Transwell体外暴露システムです。この露光は、温度勾配を通して小粒子と気体を標的組織上に誘導するサーモフォレシスを利用し、堆積率を2％から～40％に高めます。
論文
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Developing Inhaled Cannabis Product Methods for in vitro Toxicological Assessment. Wilson, E., et al (2023). SOT 2023
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A novel microfluidic platform for pulmonary nanoparticle exposure .Kiss, F.M et al. (2021). 11th edition of the World Congress on Alternatives and Animal Use in the Life Sciences, virtuel congress, Maastricht, Netherlands
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“Intermittent exposure to whole cigarette smoke alters the differentiation of primary small airway epithelial cells in the air-liquid interface culture”, Gindele, J.A, et al. (2020). Scientific Reports volume 10, Article number: 6257
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Cigarette smoke exposure disrupts epithelial barrier function and impairs antiviral immune response to influenza infection ex vivo. Böhlen, S. et al. (2020). Models of Lung Disease Workshop 2020, Hannover (Germany)
吸入薬物送達の研究方法
吸入薬物送達の研究を行うためには、以下のステップを基本的に踏むことが重要です。これは、薬物が肺にどのように到達し、そこでどのように作用するかを評価するプロセスです。
1. 薬物の選定と調製
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薬物の物理化学的特性（溶解性、揮発性、安定性など）を理解し、それに基づいて適切な送達方法を選びます。吸入薬には液体、粉末、エアロゾルなどがあり、薬物の形態に応じた装置が必要です。
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薬物を適切な形態（例えば、霧状、ナノ粒子化）に調製します。
2. 吸入デバイスの選択
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ネブライザー、ドライパウダー吸入器（DPI）、定量噴霧式吸入器（MDI）などのデバイスを使用し、薬物をエアロゾル化または吸入可能な形態に変換します。
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吸入デバイスの使用法が適切であることを確認し、実際の臨床現場での使用状況に近づけるようにします。
3. 動物モデルまたはin vitroシステムの選定
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動物モデル：一般的には、ラット、マウスなどの小動物モデルが用いられます。特に、肺組織の生理学的特性を模倣するためのモデルが適しています。
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in vitroモデル：ヒト肺細胞や、肺組織の3D培養モデル（気管支上皮細胞モデルなど）を使用して、薬物の吸収、分布、代謝、排泄（ADME）を評価します。
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エアリキッドインターフェース（ALI）を使用した気道上皮細胞培養がよく用いられます。
4. 吸入実験の実施
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吸入実験では、動物に薬物を吸入させた後、薬物の肺内分布や血中濃度をモニタリングします。蛍光色素や放射性同位体で標識した薬物を使用し、分布を追跡することができます。
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in vitroの実験では、吸入薬物の毒性、吸収率、効果などを細胞モデルを使って評価します。
5. 薬物送達の効果測定
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生物学的効果の測定：吸入薬物の炎症抑制効果や気管支拡張効果などを評価します。炎症マーカーの測定や、呼吸機能のモニタリングが含まれます。
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薬物の肺内分布の確認：薬物が肺のどの部位に到達したか、均一に分布したかを確認します。イメージング技術（CT、MRI、蛍光イメージングなど）や組織切片解析が利用されます。
6. データ解析とモデル化
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実験データを収集し、薬物動態（薬物の吸収、分布、代謝、排泄）や薬力学（薬物の効果）を解析します。
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吸入薬物送達のシミュレーションモデルを使用して、投与量や吸入方法の最適化を図ることができます。
7. 毒性評価
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長期的な吸入薬物の使用による肺や他の臓器への毒性を評価することも重要です。組織病理学的な解析や、肺機能検査、血液検査などを実施します。
これらのステップを通じて、吸入薬物が効率的に肺に送達され、その効果が最大化されることを評価することができます。また、in vivoやin vitroの実験結果を基に臨床応用への道を探ります。
emka TECHNOLOGIES社は、1992年にフランスで設立され、当初は、アイソレーテッドオーガンバスやランゲンドルフ灌流装置を開発、製造しており、2000年には非侵襲性のテレメトリーをリリース、2014年には、SCIREQ社（カナダ）をグループに入れることにより、呼吸器研究用機器を製品ポートフォリオに加え、幅広い分野の機器を、世界の研究者の方々に提供しています。
オレンジサイエンスはemka TECHNOLOGIESの日本総代理店です。日本では唯一emka TECHNOLOGIES社と取引できる窓口となっております。日本国内で展開される様々な研究プロジェクトを支え、研究者の皆様がより効果的かつ効率的に研究を進められるよう、迅速で専門的なサポートを提供しています。
主な製品
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マウス・ラット用テレメトリー
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ジャケットテレメトリー
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オーガンバス
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ランゲンドルフ
主な製品
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マウス・ラット肺機能測定装置
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マウス・ラット呼吸測定装置
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吸入暴露装置
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細胞暴露装置
その他の製品
Precisionary ビブラトーム（振動式ミクロトーム）
組織切片作製
Precisionary ビブラトームは細胞や組織の切片を特許取得済みの圧縮技術によりビビリなしで作製し、急性組織上の多くの生存細胞を維持します。肺機能を解析した後、肺を取り出しスライスしたり、肺1つから複数の組織サンプルを取得することが可能です。
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従来のビブラトームの5倍の速さで切開し、ブレードを組織に当てる時間を短縮し、より良い切開を実現
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Auto Zero-Zテクノロジーにより、Z軸のたわみを1 µm未満に低減
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高周波振動メカニズムにより、ビビリマークを低減または除去
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持ち運びに便利な軽量設計
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完全自動化：切開＋厚み調整
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360度のアガロース包埋により、切断プロセス中に組織を安定化
