医薬品製剤における界面活性剤による変性に対するシクロデキストリンの役割

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タンパク質を主成分とする医薬品は、製造過程や保存期間中に様々な環境ストレスにさらされる。そのため、構造や機能を維持するためには、安定化剤として賦形剤を使用する必要がある。安定剤の中でも、シクロデキストリン(CD)は、その特性から、最近、科学界で注目されている。ここでは,β-シクロデキストリン(βCD)および2-ヒドロキシプロピル-β-シクロデキストリン(HPβCD)が,空気-水界面,氷-水界面,および300Kまたは260Kのバルク水中で,顆粒球コロニー刺激因子(GCSF)の変性に対してどのような役割を果たしているかを明らかにするために,計算機によるアプローチを提案した。バルクシミュレーションの結果、CDはGCSFの表面の水和層に優先的に含まれ、さらに疎水性の空洞にペプチド残基が含まれていることがわかった。HPβCDは、空気と水の界面に近いところで、表面から生じる変性に対してタンパク質を安定化させることができたが、βCDは不安定化させる効果があった。氷の表面では,GCSFの顕著な構造変化やCDの顕著な効果は観察されなかった。GCSFは低温(260K)では安定性が低下していたが、これは低温変性効果によるものと考えられる。この場合、CDはコンフォメーションの安定性を大きく改善することはなかった。一般的に、GCSFのコンフォメーションが変化する領域は、不安定化の程度を正または負の効果で調整するだけの賦形剤の存在には依存しないようであった。

Marcello Rospiccio, Andrea Arsiccio, Gerhard Winter, and Roberto Pisano (2021) The Role of Cyclodextrins against Interface-Induced Denaturation in Pharmaceutical Formulations: A Molecular Dynamics Approach. Molecular Pharmaceutics. Publication Date:May 17, 2021
https://doi.org/10.1021/acs.molpharmaceut.1c00135

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