薬物の毒性発現を決める薬物動態・効果制御分子の推定と毒性回避を指向したスクリーニング系の開発

文献情報

• 文献番号: 200708005A
• 報告書区分: 総括
• 研究課題名: 薬物の毒性発現を決める薬物動態・効果制御分子の推定と毒性回避を指向したスクリーニング系の開発
• 研究課題名（英字）: -
• 課題番号: H17-トキシコ-一般-005
• 研究年度: 平成19(2007)年度
• 研究代表者(所属機関): 杉山 雄一(東京大学 大学院薬学系研究科)

研究分担者(所属機関)

• 家入　一郎(九州大学　大学院薬学研究院)
• 徳永　勝士(東京大学　大学院医学系研究科)

• 研究区分: 厚生労働科学研究費補助金 厚生科学基盤研究分野 創薬基盤推進研究（トキシコゲノミクス研究）
• 研究開始年度: 平成17(2005)年度
• 研究終了予定年度: 平成19(2007)年度
• 研究費: 33,628,000円
• 研究者交替、所属機関変更: -

研究報告書（概要版）

研究目的

薬物の薬効・毒性発現を決める因子を、遺伝子ノックアウト動物や遺伝子発現細胞などを用いて、薬物動態や薬効関連遺伝子の個々の相対的な重要性について明らかにし、さらにin vitro実験系を通じた定量的な予測法の確立を目指す。さらにそれらの結果に基づき、個々の遺伝子の多型と薬効・毒性との関連を探る臨床研究を行い、候補SNPsを迅速に診断できるチップの開発を行うことで、臨床医療に成果を還元できるように努める。

研究方法

肝臓における取り込み・排泄トランスポーターの同定を、共発現細胞を用いて複数の薬物について試みた。サンドイッチ培養肝細胞の系を用いて排泄トランスポーターの寄与率評価法を構築した。腎臓は、in vitro実験の結果を基にしてOAT1, OAT3の臨床で使用可能なプローブ薬を選択し、臨床研究で妥当性を評価した。トランスポーター発現変動メカニズムとしてOAT1, URAT1の上流域のDNAメチル化を観察した。また、sulfasalazineの体内動態に与えるBCRP, NAT2の遺伝子多型との関連を探る臨床研究を行なった。さらに、代謝酵素・トランスポーターの遺伝子多型を同時に迅速に判定可能な診断法を構築した。

結果と考察

新たに構築した共発現細胞を用いて、複数の薬物の胆汁排泄メカニズムを明らかにした。MDR1, MRP2, BCRPの適切な選択的阻害剤の探索に成功し、スタチン３種の胆汁排泄メカニズムが異なることを明らかにした。腎臓では、OAT1, OAT3のプローブ薬ならびにOAT1選択的阻害剤を見出し、臨床試験の結果、一部はヒトトランスポーター機能の評価に使いうる可能性が示唆された。またOAT1, URAT1の発現は、HNF1α/ βの転写因子とDNAメチル化の両方に制御されていることを示した。Sulfasalazineの体内動態にBCRP (Q141K)とNAT2の遺伝子多型が影響することが明らかになった。DigiTag2法を用いて、代謝酵素・トランスポーター13遺伝子の多型を同時診断することに成功した。

結論

肝取り込み・排泄機構を調べるための評価系の構築を行なった。さらにヒトin vivoで腎臓のトランスポーター機能を推定できるプローブ薬の探索に一部成功した。また、トランスポーターの転写制御に新たにDNAメチル化を考慮する必要があることを見出した。さらにsulfasalazineの体内動態におけるBCRP, NAT2の重要性が明らかとなった。また、新たなSNP迅速タイピング法を構築し、有用であることを実証した。

公開日・更新日

• 公開日: 2008-04-11
• 更新日: -

文献情報

• 文献番号: 200708005B
• 報告書区分: 総合
• 研究課題名: 薬物の毒性発現を決める薬物動態・効果制御分子の推定と毒性回避を指向したスクリーニング系の開発
• 研究課題名（英字）: -
• 課題番号: H17-トキシコ-一般-005
• 研究年度: 平成19(2007)年度
• 研究代表者(所属機関): 杉山 雄一(東京大学 大学院薬学系研究科)

研究分担者(所属機関)

• 家入　一郎(九州大学　大学院薬学研究院)
• 徳永　勝士(東京大学　大学院医学系研究科)

• 研究区分: 厚生労働科学研究費補助金 厚生科学基盤研究分野 創薬基盤推進研究（トキシコゲノミクス研究）
• 研究開始年度: 平成17(2005)年度
• 研究終了予定年度: 平成19(2007)年度
• 研究者交替、所属機関変更: -

研究報告書（概要版）

研究目的

薬物の薬効・毒性発現を決める因子を、遺伝子ノックアウト動物や遺伝子発現細胞などを用いて、薬物動態や薬効関連遺伝子の個々の相対的な重要性について明らかにし、さらにin vitro実験系を通じた定量的な予測法の確立を目指す。さらにそれらの結果に基づき、個々の遺伝子の多型と薬効・毒性との関連を探る臨床研究を行い、候補SNPsを迅速に診断できるチップの開発を行うことで、臨床医療に成果を還元できるように努める。

研究方法

肝臓における取り込み・排泄トランスポーターの同定並びに定量的な寄与率の解析を行うために、単独発現系・共発現系ならびにヒト凍結肝細胞を利用して各種薬物の輸送を観察した。腎臓については、ヒト腎スライスやトランスポーター発現細胞を用いて検討するとともに、adefovirについては、単離ミトコンドリアを用いた輸送実験も行った。さらにin vivo実験として各種トランスポーターノックアウトマウスを用いた検討も同時に進めた。一方臨床試験としては、トランスポーターや代謝酵素・薬効の制御因子の遺伝子多型と薬物動態・薬効との関連を探る研究を複数とり行った。また、代謝酵素・トランスポーターの代表的な遺伝子多型を診断するためのSNPsチップの新規開発を行なった。

結果と考察

肝取り込みについては、選択的基質・阻害剤や発現量比をヒト肝細胞と発現系の間で相対比較することで、複数の化合物についてOATP1B1, OATP1B3の寄与率を算出し、薬物によって多様性があることを示した。さらに、胆汁排泄については、サンドイッチ培養肝細胞と選択的阻害剤の併用や、共発現系の利用により複数のトランスポーターの関与を明らかにした。また胆汁排泄トランスポーターの阻害による薬剤性胆汁うっ滞の予測を行なった。さらにadefovirが誘起する腎毒性については、腎取り込み・排泄機構だけでなく、ミトコンドリアへの輸送・リン酸化酵素の関与を示した。臨床試験では、statin類の動態・効果とOATP1B1の遺伝子多型やsulfasalazineの動態とBCRP, NAT2の多型の関係を見出した。また、DigiTag2法を用いることで、同時に複数のSNPsを同定することに成功した。

結論

毒性発現に関与する可能性のある特にトランスポーター遺伝子群の同定を図るとともに、それらの遺伝子多型による機能変動を臨床研究で示し、その診断法を開発するといった一連の有機的な連携研究により、基礎から臨床への橋渡しが出来たと考えられる。

公開日・更新日

• 公開日: 2008-04-10
• 更新日: -

行政効果報告

• 文献番号: 200708005C

成果

• 専門的・学術的観点からの成果: 薬物の毒性発現を決定付ける一要因となる薬物の体内動態や臓器分布を規定する薬物トランスポーターの複数の臓器における役割を多数の事例解析を通じて明らかにした。さらにその過程で、トランスポーターの重要性を示すための新しい評価実験系を多数構築した。これらの実験系は創薬スクリーニングにも応用可能であり、創薬初期段階においてトランスポーターのスクリーニングを行なう重要性をあわせて示すことが出来た。
• 臨床的観点からの成果: In vitroやin vivoノックアウト動物を用いた実験から、薬物動態・薬効・副作用に対するトランスポーターの重要性を示した事例を元に、遺伝子多型を利用してヒトにおけるトランスポーターの重要性を示すための臨床研究を行うことで、複数の事例において薬物トランスポーターが薬物の体内動態や薬効に関係することを示した。さらにヒト腎臓の取り込みトランスポーターOAT1, OAT3の臨床で用いうる機能評価プローブ薬の開発を行うため、相互作用試験を健常人でとり行い、プローブ薬の妥当性を一部示すことが出来た。
• ガイドライン等の開発: 本研究がガイドラインの開発に直接つながった例は現時点でないが、非臨床薬物動態の評価法としてモデルとなりうるような実験系を構築しており、将来方法論などが取り入れられる可能性は考えうる。
• その他行政的観点からの成果: 現時点でとくにないが、研究代表者の杉山は、現在マイクロドーズ臨床試験関係のガイドライン作成に関与しており、本研究の中のプローブ薬のコンセプトは共通するものであるといえる。
• その他のインパクト: 研究代表者である杉山は、本研究の成果に関して、世界各国の代表的な薬学関係の学会より招聘講演を受けていることから、本研究が世界の創薬研究者に注目を集めていることの現れであると考えている。また、2006年に"John G. Wagner Pfizer Lectureship Award in Pharmaceutical Sciences"を受賞したことも本研究の内容が含まれている。

発表件数

• 原著論文（和文）: 0件
• 原著論文（英文等）: 28件
• その他論文(和文): 8件
• その他論文(英文等): 4件
• 学会発表(国内学会): 46件
• 学会発表(国際学会等): 45件
• その他成果(特許の出願): 0件 ; 「出願」「取得」計0件
• その他成果(特許の取得): 0件
• その他成果(施策への反映): 0件
• その他成果(普及・啓発活動): 0件

主な原著論文20編（論文に厚生労働科学研究費の補助を受けたことが明記された論文に限る）

• 原著論文1: Ishiguro N, Maeda K, Saito A et al.; Establishment of a set of double transfectants coexpressing organic anion transporting polypeptide 1B3 and hepatic efflux transporters for the characterization of the hepatobiliary transport of telmisartan acylglucuronide; Drug Metab Dispos , 36 (4) , 796-805 (2008)
• 原著論文2: Matsushima S, Maeda K, Hayashi H et al.; Involvement of multiple efflux transporters in hepatic disposition of fexofenadine; Mol Pharmacol (2008)
• 原著論文3: Saji T, Kikuchi R, Kusuhara H et al.; Transcriptional regulation of human and mouse organic anion transporter 1 by hepatocyte nuclear factor 1 alpha/beta; J Pharmacol Exp Ther , 324 (2) , 784-790 (2007)
• 原著論文4: Enokizono J, Kusuhara H and Sugiyama Y; Effect of breast cancer resistance protein (Bcrp/Abcg2) on the disposition of phytoestrogens; Mol Pharmacol , 72 (4) , 967-975 (2007)
• 原著論文5: Kikuchi R, Kusuhara H, Hattori N et al.; Regulation of tissue-specific expression of the human and mouse urate transporter 1 gene by hepatocyte nuclear factor 1 alpha/beta and DNA methylation; Mol Pharmacol , 72 (6) , 1619-1625 (2007)
• 原著論文6: Yamasaki Y, Ieiri I, Kusuhara H et al.; Pharmacogenetic Characterization of Sulfasalazine Disposition Based on NAT2 and ABCG2 BCRP) Gene Polymorphisms in Humans.; Clin Pharmacol Ther (2008)
• 原著論文7: Ieiri I, Suwannakul S, Maeda K et al.; SLCO1B1 (OATP1B1, an uptake transporter) and ABCG2 (BCRP, an efflux transporter) variant alleles and pharmacokinetics of pitavastatin in healthy volunteers.; Clin Pharmacol Ther , 82 (5) , 541-547 (2007)
• 原著論文8: Ishiguro N, Maeda K, Shitara Y et al.; Predominant contribution of OATP1B3 to the hepatic uptake of telmisartan, an angiotensin II receptor antagonist, in humans.; Drug Metab Dispos , 34 , 1109-1115 (2006)
• 原著論文9: Yamashiro W, Maeda K, Hirouchi M et al.; Involvement of transporters in the hepatic uptake and biliary excretion of valsartan, a selective antagonist of the antiotensin II AT1-receptor, in humans.; Drug Metab Dispos , 34 , 1247-1254 (2006)
• 原著論文10: Kikuchi R, Kusuhara H, Hattori N et al.; Regulation of the Expression of Human Organic Anion Transporter 3 by Hepatocyte Nuclear Factor 1{alpha}/beta and DNA Methylation.; Mol Pharmacol , 70 , 887-896 (2006)
• 原著論文11: Enokizono J, Kusuhara H and Sugiyama Y; Involvement of breast cancer resistance protein (BCRP/ABCG2) in the biliary excretion and intestinal efflux of troglitazone sulfate, the major metabolite of troglitazone with a cholestatic effect; Drug Metab Dispos , 35 , 209-214 (2007)
• 原著論文12: Shikata E, Yamamoto R, Takane H et al.; Human organic anion transporter (OCT1 and OCT2) gene polymorphisms and therapeutic effects of metformin; J Hum Genet , 52 , 117-122 (2007)
• 原著論文13: Nishida N, Tanabe T, Takasu M et al.; Further development of multiplex SNP typing method, DigiTag2 assay; Anal Biochem , 364 , 78-85 (2007)
• 原著論文14: Hirano M, Maeda K, Hayashi H et al.; Bile salt export pump (BSEP/ABCB11) can transport a nonbile acid substrate, pravastatin; J Pharmacol Exp Ther , 314 , 876-882 (2005)
• 原著論文15: Hirano M, Maeda K, Matsushima S et al.; Involvement of BCRP (ABCG2) in the biliary excretion of pitavastatin; Mol Pharmacol , 68 , 800-807 (2005)
• 原著論文16: Matsushima S, Maeda K, Kondo C et al.; Identification of the Hepatic Efflux Transporters of Organic Anions Using Double-Transfected MDCKII Cells Expressing Human OATP1B1/Multidrug Resistance-Associated Protein 2, OATP1B1/Multidrug Resistance 1, and OATP1B1/Breast Cancer Resistance Protein; J Pharmacol Exp Ther , 314 , 1059-1067 (2005)
• 原著論文17: Mita S, Suzuki H, Akita H et al.; Vectorial transport of unconjugated and conjugated bile salts by monolayers of LLC-PK1 doubly transfected with human NTCP and BSEP or with rat Ntcp and Bsep; Am J Physiol Gastrointest Liver Physiol , 290 , 550-556 (2006)
• 原著論文18: Shimizu M, Fuse K, Okudaira K et al.; Contribution of oatp (organic anion-transporting polypeptide) family transporters to the hepatic uptake of fexofenadine in humans; Drug Metab Dispos , 33 , 1477-1481 (2005)
• 原著論文19: Hayashi H, Takada T, Suzuki H et al.; Two common PFIC2 mutations are associated with the impaired membrane trafficking of BSEP/ABCB11; Hepatology , 41 , 916-924 (2005)
• 原著論文20: Takane H, Miyata M, Burioka N et al.; Severe toxicities after irinotecan-based chemotherapy in a patient with lung cancer: a homozygote for the SLCO1B1*15 allele; Ther Drug Monit , 29 , 666-668 (2007)

公開日・更新日

• 公開日: 2015-05-26
• 更新日: -