人工染色体導入技術を用いた薬物代謝酵素誘導を経時的評価可能なシステムの開発

• Project/Area Number: 16K18942
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Research Field: Medical pharmacy
• Research Institution: Tottori University
• Principal Investigator: 佐藤 大介 鳥取大学, 染色体工学研究センター, プロジェクト研究員 (40734992)
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2018-03-31
• Project Status: Discontinued (Fiscal Year 2017)
• Budget Amount: ¥4,030,000 (Direct Cost: ¥3,100,000、Indirect Cost: ¥930,000); Fiscal Year 2018: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2017: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000); Fiscal Year 2016: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
• Keywords: 薬物代謝酵素 / 薬物動態 / 代謝酵素誘導 / 染色体工学 / 発光モデル / HPS / ハイスループットスクリーニング / CYP / 薬学 / 薬剤反応性 / 薬物動態学

Outline of Annual Research Achievements

本検討課題では、導入した人工染色体を保持する肝がん由来細胞株（HepG2細胞、JHH5細胞、HuH7細胞）に、既知の代謝酵素誘導薬剤を処置してから48時間後の人工染色体に搭載したCYPプロモーターによって調節される発光タンパク質の発光量、および遺伝子発現量を定量し、各化合物間および遺伝子発現量-発光量間で比較検討した。
各細胞株に、CYP3Aを誘導することが報告されている5種類の薬剤を添加したときの、人工染色体に搭載されたCluc遺伝子および細胞ホスト由来染色体に基づくCYP3A4遺伝子の発現誘導の比較したとき、いずれの化合物においても、CYP3A4遺伝子の発現誘導に伴い、Cluc遺伝子の発現が上昇した。このことは、我々が作製した人工染色体コンストラクトは肝がん由来細胞株において誘導性化合物によって特異的に惹起される代謝酵素誘導を反映できることを示唆した。
次に、Cluc遺伝子発現変化が、Clucの発光活性にまで影響するかについて検証した。さきほどまでと同様にCYP3Aを誘導することが報告されている5種類の薬剤を添加した後、Cluc活性について評価したところ、いずれの化合物群においても、Cluc遺伝子発現の上昇に伴い、Cluc活性が上昇することが認められた。以上の結果から、我々の作製した人工染色体コンストラクトは、肝細胞において化合物特異的な代謝酵素誘導をルシフェラーゼ活性にて評価することを可能にしたことを示した。

Research Products

• [Journal Article] Human and mouse artificial chromosome technologies for studies of pharmacokinetics and toxicokinetics (2018)
  • Author(s): Satoh Daisuke、Abe Satoshi、Kobayashi Kaoru、Nakajima Yoshihiro、Oshimura Mitsuo、Kazuki Yasuhiro
  • Journal Title: Drug Metabolism and Pharmacokinetics Volume: 33 Issue: 1 Pages: 17-30
  • DOI: 10.1016/j.dmpk.2018.01.002
  • NAID: 210000187371
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Establishment of a novel hepatocyte model that expresses four cytochrome P450 genes stably via mammalian-derived artificial chromosome for pharmacokinetics and toxicity studies (2017)
  • Author(s): Daisuke Satoh, Satoru Iwado, Satoshi Abe, Kanako Kazuki, Shinobu Wakuri, Mitsuo Oshimura, Yasuhiro Kazuki
  • Journal Title: PlosOne Volume: 12 Issue: 10 Pages: e0187072-e0187072
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0187072
• [Presentation] Evaluation of the Drug-Mediated Induction of Metabolic Enzymes Using a Novel CYP3A/PXR Humanized Mouse to Predict Intestinal Pharmacokinetics (2017)
  • Author(s): Daisuke Satoh
  • Organizer: 21st North American ISSX Meeting
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Evaluation of In Vivo CYP3As Induction Using a CYP3A/PXR Humanized Mouse to Predict Intestinal First-pass Metabolism (2017)
  • Author(s): Daisuke Satoh, Satoru Iwado, Kaoru Kobayashi, Jiro Kuze, Takushi Yamamoto, Katsuhide Igarashi, Satoshi Kitajima, Jun Kanno, Mitsuhiko Osaki, Kan Chiba, Mitsuo Oshimura, Yasuhiro Kazuki
  • Organizer: 日本薬物動態学会
• [Presentation] Intestinal modeling of CYP3A4 induction using double humanized mice of PXR/SXR and CYP3As generated by chromosome engineering technology (2016)
  • Author(s): 佐藤大介
  • Organizer: 日本薬物動態学会 第31年度年会
  • Place of Presentation: キッセイ文化ホール（長野県松本文化会館）・松本市総合体育館
  • Year and Date: 2016-10-13
• [Presentation] Construction of hepatocytes model stable-expressing CYPs for pharmacokinetics and toxicokinetics using Artificial Chromosome Technology (2016)
  • Author(s): 岩藤悟
  • Organizer: 日本薬物動態学会 第31年度年会
  • Place of Presentation: キッセイ文化ホール（長野県松本文化会館）・松本市総合体育館
  • Year and Date: 2016-10-13