Bile Acid Conjugation on Solid Nanoparticles Enhances ASBT‐Mediated Endocytosis and Chylomicron Pathway but Weakens the Transcytosis by Inducing Transport Flow in a Cellular Negative Feedback Loop
Feiyang Deng, Kyoung Sub Kim, Ji‐Young Moon, You Han Bae
IF 14.1
Advanced Science
Bile acid-modified nanoparticles provide a convenient strategy to improve oral bioavailability of poorly permeable drugs by exploiting specific interactions with bile acid transporters. However, the underlying mechanisms are unknown, especially considering the different absorption sites of free bile acids (ileum) and digested fat molecules from bile acid-emulsified fat droplets (duodenum). Here, glycocholic acid (GCA)-conjugated polystyrene nanoparticles (GCPNs) are synthesized and their transport in Caco-2 cell models is studied. GCA conjugation enhances the uptake by interactions with apical sodium-dependent bile acid transporter (ASBT). A new pathway correlated with both ASBT and chylomicron pathways is identified. Meanwhile, the higher uptake of GCPNs does not lead to higher transcytosis to the same degree compared with unmodified nanoparticles (CPNs). The pharmacological and genomics study confirm that GCA conjugation changes the endocytosis mechanisms and downregulates the cellular response to the transport at gene levels, which works as a negative feedback loop and explains the higher cellular retention of GCPNs. These findings offer a solid foundation in the bile acid-based nanomedicine design, with utilizing advantages of the ASBT-mediated uptake, as well as inspiration to take comprehensive consideration of the cellular response with more developed technologies.
본 과제는 말초 신경 및 척수 손상 질환을 대상으로, 완전 생분해성 소재의 무선 조작 생체 내 약물 전달 디바이스를 개발하는 연구임.
연구 목표는 IND (의료기기 임상시험계획) 승인을 위한 전임상 안전성, 유효성 평가 수행임. 핵심 연구 내용은 전기 자극 작동 생분해성 삼투압 펌프 응용 약물 전달 디바이스, on-demand 전기 자극 및 약물 전달용 생분해성 컨트롤러, 전기 자극 민감성 약물전달체 내재화 줄기세포 제조, 질환 동물 모델에서 안전성·유효성 평가, 생분해성 무선 전기자극기와 전기 구동 삼투압 펌프 통합 장치로 신경 재생 촉진 장치 상용화 기반 마련임. 기대효과는 전기자극에 의한 약물방출 제어 플랫폼 확립, 의료기기 인허가 증명자료 확보, 기술이전·사업화 및 의료비 절감 등 사회적 가치 창출임.
본 과제는 mRNA 백신의 안전성을 동물에서 미리 확인하는 독성평가법을 표준화해, 신종 감염병이나 취약계층에도 적용 가능한 백신 개발을 돕는 연구임.
연구 목표는 WHO 감염질환 예방용 mRNA 백신 가이드라인(2021)에 대응하는 독성평가법 확립, 취약계층·기저질환 동물모델 기반 차별화 독성평가법 확립, 표준품/개발품(mRNA 플랫폼/전달체/formulation) 제공 및 국내 “mRNA 백신 독성평가 가이드라인” 마련임. 핵심 연구 내용은 mRNA 플랫폼 4종·전달체 3종 조합의 독성 profile 비교, WHO 7가지 독성평가 항목의 상세 SOP 연구, 반복투여·국소내성·면역독성·생식능독성·체온·심혈관계 평가, 항암 면역치료 적응증 고려 독성평가법 제안, QC/QA 및 대량생산 전략 수립 및 영장류 독성평가 수행, 자체 mRNA 플랫폼/전달체 기술 이전임. 기대 효과는 규제기관 인허가 요건 정립 기여, 신종 팬데믹 대비 비임상 안전성 평가 체계 제공, 국내 인허가 기준 마련 및 핵심 인력 양성임.