化学物質の標的としての膜機能タンパク質発現系を利用したリスク評価法に関する研究

文献情報

• 文献番号: 200736006A
• 報告書区分: 総括
• 研究課題名: 化学物質の標的としての膜機能タンパク質発現系を利用したリスク評価法に関する研究
• 課題番号: H17-化学-一般-006
• 研究年度: 平成19(2007)年度
• 研究代表者(所属機関): 大和田 智彦(東京大学 大学院薬学系研究科 薬化学教室)

研究分担者(所属機関)

• 中澤　憲一(国立医薬品食品衛生研究所　薬理部)
• 赤羽　悟美(東邦大学　医学部　薬理学教室)

• 研究区分: 厚生労働科学研究費補助金 健康安全確保総合研究 化学物質リスク研究
• 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: 16,200,000円
• 研究者交替、所属機関変更: -

研究報告書（概要版）

研究目的

エストロゲンアンタゴニストであるタモキシフェンに含まれるジアリールエチレン構造を有する化合物を合成し非ステロイド作用として電位依存性あるいはリガンド依存性イオンチャネルに対する作用を調査する。また自然界に豊富に存在する松脂の成分であるデヒドロアビエチン酸の誘導体の化学合成を行い，天然資源誘導体が持つイオンチャネルに対する作用を調査する。

研究方法

ATP受容体チャネル（P2X2受容体）をアフリカツメガエル卵母細胞に発現させた。タモキシフェンに含まれる基本構造をもつ誘導体について膜電流測定を行ない、イオンチャネル型受容体であるニコチン様アセチルコリン受容体に対する作用を検討し，評価系としての有用性を確認した。また，Ca2+依存性K+チャネル、遅延整流性K+チャネル、電位依存性Ca2+チャネル、電位依存性Na+チャネル、Na+-Ca2+交換体の哺乳動物細胞を用いた一過性発現系の構築を行った。これらの化学物質のグルタミン酸トランスポーター（GLAST）に対する影響も検討した。

結果と考察

タモキシフェンおよび16種の関連化合物をこの系で評価したところ，タモキシフェンおよび誘導体は1 pM，1 nMおよび1 μMにおいてGLASTを介したグルタミン酸取り込みを阻害した。また， YAK01は1 μMで阻害作用を示した。ニコチン様アセチルコリン受容体に対する検討では，7つのタモキシフェン関連化合物のうち，5つが抑制作用を示した。誘導体の１つは著明なCa2+依存性K+チャネル開口作用を示した。この化合物はHEK293細胞に内在性に発現する電位依存性K+チャネルに対してはむしろ弱い遮断作用を示した。

結論

アンチエストロゲンであるタモキシフェンの関連化合物のイオンチャネル型であるニコチン様アセチルコリン受容体に対する作用をアフリカツメガエル卵母細胞発現系で行ない，この系が各種化学物質のリスク評価に有用となりうることを示した。
　哺乳類細胞発現系を用いた化学物質リスク評価系として各種イオンチャネル（Ca2+チャネル、Na+チャネル、K+チャネル、Na+-Ca2+交換体）の一過性発現系を構築した。その一部を用いてステロイドのフラグメント構造を持つ化合物および自然界に豊富に存在するデヒドロアビエチン酸の誘導体について作用を検討し、いくつかの化合物がカルシウム依存性K+チャネルに対して著明な開口作用を示すことを見出した。

公開日・更新日

• 公開日: 2008-04-08
• 更新日: -

文献情報

• 文献番号: 200736006B
• 報告書区分: 総合
• 研究課題名: 化学物質の標的としての膜機能タンパク質発現系を利用したリスク評価法に関する研究
• 課題番号: H17-化学-一般-006
• 研究年度: 平成19(2007)年度
• 研究代表者(所属機関): 大和田 智彦(東京大学 大学院薬学系研究科 薬化学教室)

研究分担者(所属機関)

• 中澤　憲一(国立医薬品食品衛生研究所　薬理部)
• 赤羽　悟美(東邦大学　医学部　薬理学教室)

• 研究区分: 厚生労働科学研究費補助金 健康安全確保総合研究 化学物質リスク研究
• 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

膜タンパク質は外来化学物質の最初の作用点である。内分泌かく乱物質であるエストロゲン類縁化合物は汎用される基本的な化学構造単位をもつ物質が多い。一方、これらの物質の非ステロイド作用，すなわち受容体，イオンチャネル，トランスポーターなどのユビキタスな膜タンパク質への影響について系統的な研究がなされていない。本研究課題では（目的１）潜在的なリスク化合物ライブラリーの合成と構築（目的２）化学物質のユビキタス膜タンパク質の機能に対するリスク評価系の開発（目的３）化学物質の膜タンパク質への作用点・作用メカニズムの解明，化学物質の構造特性の解明を行った。

研究方法

タモキシフェンに含まれるジアリールエチレン構造を有する化合物を合成しリスク化合物ライブラリーとして非ステロイド作用としてユビキタスに存在する膜タンパク質に対する作用を調査した。また日常生活に豊富に存在する松脂の成分であるデヒドロアビエチン酸の誘導体の化学合成を行い，イオンチャネルに対する作用を調査した。膜タンパク質としてユビキタスに存在するイオン・チャネル型ATP受容体および複数のイオンチャネルを対象として，アフリカツメガエル卵母細胞発現系とヒト由来培養細胞（HEK293細胞）を用いた発現系をそれぞれ構築し化学物質の効果を評価した。また，グルタミン酸トランスポーター（GLAST）への効果も検討した。

結果と考察

タモキシフェンおよび構造類似化合物がP2X2受容体を介するイオン電流に対し，すべての化合物が影響を与えた。またニコチン様アセチルコリン受容体に対して抑制的に作用したが，低濃度では作用は認められなかった。タモキシフェン誘導体およびデヒドロアビエチン酸誘導体の一部がCa2+依存性K+チャネルを開口させる作用を示すことを見出した。遅延整流性K+チャネルに対しては弱い遮断作用を示した。さらにプリン受容体（P2Y受容体）を介したカルシウムシグナル応答にして、受容体作用を10-11～10-7Mの濃度において抑制する化合物が見いだされた。GLASTに対しては，1 pMより阻害作用を示す化合物が存在した。

結論

アンチエストロゲンであるタモキシフェンから派生した基本構造化合物群中にnMやｐMという低濃度で作用を示す化合物も確認された。この低濃度での作用，および複雑な濃度-作用が認められる例があることから，有害作用を検討する上で注意が必要であると考えられた。

公開日・更新日

• 公開日: 2008-04-08
• 更新日: -

行政効果報告

• 文献番号: 200736006C

成果

• 専門的・学術的観点からの成果: 化合物ライブラリーの合成および構築を行い，そのユビキタス膜タンパク質の機能に対する作用について作用点・作用メカニズムの解明を行ったという点で，有機化学的および薬理学的に意義がある。また，リスクの可能性のある化学物質の構造に着目した評価系の確立という点で，リスク評価における新しい展望を開いたと考える。
• 臨床的観点からの成果: 化学物質のリスクの解明は臨床的に直ちに役立つものではないが，化学構造に基づく影響の種類を分類し，体系化したデータベースを構築することにより，将来的に日常および病床における中毒症状に対する対処，予防など，国民の健康に資する可能性がある。方向性は若干異なるが，生物機能制御化合物ライブラリー機構のあり方と共通しうる。
• ガイドライン等の開発: 化学物質の安全性についてのガイドラインはOECD，WHO，ICHをはじめ国内外で広く検討され続けている懸案であり，現在でも増加の一途をたどる多種の化学物質の効率的な安全性の評価は国際的にも大きな課題である。今回の研究成果は化学構造に基づいた体系化により効率的な安全性の評価を目指す例として有用であり，ガイドラインの改善に資するものと考える。
• その他行政的観点からの成果: 最近，リン酸オセルタミビル（タミフル），メチルフェニデート（リタリン）などの医薬品，あるいはメタミドホス，グリホサートなどの農薬など，予想外の使用あるいは潜在的なリスクが社会的に問題になることが多い。このような状況に迅速に対応するためにも，化学物質の安全性についてのデータベース化は重要である。
• その他のインパクト: 今回の研究を通じて，ある化合物が低濃度で興味深い薬理作用を示すことが確認された。これについては，特許申請を行った。

発表件数

• 原著論文（和文）: 0件
• 原著論文（英文等）: 14件
• その他論文(和文): 0件
• その他論文(英文等): 0件
• 学会発表(国内学会): 10件
• 学会発表(国際学会等): 2件
• その他成果(特許の出願): 0件 ; 「出願」「取得」計2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: Toshihiko Tashima, Yoshimi Toriumi, Yumi Mochizuki et al; Design, Synthesis and BK Channel-Opening Activity of Hexahydrodibenzazepinones Derivatives; Bioorg. Med. Chem. , 14 , 8014-8031 (2006)
• 原著論文2: Sha Yu, Toshihiko Tashima, Yumi, Mochizuki et al; Compounds Structurally Related to Tamoxifen as Openers of Large-Conductance Calcium-Activated K+ Channel ; Chem. Pharm. Bull., , 53 (10) , 1372-1373 (2005)

公開日・更新日

• 公開日: 2015-06-01
• 更新日: -