| Project/Area Number |
20K15101
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Basic Section 27040:Biofunction and bioprocess engineering-related
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
高橋 政友 九州大学, 生体防御医学研究所, 特任助教 (30844419)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2021)
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| Budget Amount *help |
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
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| Keywords | メタボロームプロファイリング / 肝障害 / 薬物アッセイ / 親水性代謝物 / 疎水性代謝物 / ヒト肝腫瘍由来細胞株HepG2細胞 / 薬物性肝障害 (DILI) / 薬物代謝物 / メタボローム解析 / HepG2細胞スフェロイド |
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| Outline of Research at the Start |
薬物性肝障害(drug-induced liver injury; DILI)は，医薬品の開発中止および市場撤退の主要な原因である．そのため，医薬品開発の初期段階でDILIを惹起する可能性のある化合物を判定するための評価法が求められている．DILI発症の原因薬物はその多くが薬物由来の代謝物が関与していることが示唆されているが，DILI発症に関与する薬物代謝反応の全貌あるいは薬物代謝物の構造とDILIとの関連性は未だ明らかとなっていない．本研究では，生体内の様々な代謝酵素によって生成する薬物代謝物を包括的かつ迅速に同定し，薬物代謝物が生体に及ぼす影響を高解像度で評価可能な方法論の開発を目指す．
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| Outline of Annual Research Achievements |
今年度は，昨年度開発した薬物アッセイシステムを用いて肝障害発症の作用機序が知られている数種類の薬物に対してメタボロームプロファイリングを実施した．使用した薬剤は昨年度検討に用いた薬剤と同様の薬剤，すなわち，Nilutamide (ミトコンドリア機能損傷を誘導)，Tilorone (リン脂質症を誘導)，Tamoxifen (脂肪症を誘導)，およびClozapine (酸化ストレスを誘導) を用いた．各薬物の処理濃度は，IC10およびIC50に基づいて決定した．各薬物曝露後2日間培養し，培養後のHepG2細胞をクエンチ，Bligh&Dyer抽出法を用いて親水性代謝物画分および疎水性代謝物画分に分離した．親水性代謝物画分に対しては，イオンクロマトグラフィー高分解能タンデム質量分析 (IC/HRMS/MS)，および液体クロマトグラフィー高分解能タンデム質量分析 (LC/HRMS/MS) を用いて分析を実施し，疎水性画分に対しては，超臨界流体クロマトグラフィー三連四重極質量分析 (SFC/MS/MS) を用いて分析を行った．その結果，親水性画分，および疎水性画分から合計で約400種類の代謝物情報 (親水性代謝物: ヌクレオチドや有機酸，補酵素類などといった陰イオン性代謝物，ヌクレオシドや核酸塩基といった陽イオン性代謝物，アミノ酸などの両性イオン，疎水性代謝物: リン脂質，中性脂質，スフィンゴ脂質) の取得に成功した．また，各薬物 (作用機序) で大きく異なる代謝物情報 (ペントースリン酸経路や核酸合成経路上の一部の中間代謝物) の取得にも成功した．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
当該研究の目標は，薬物由来代謝物の網羅的な探索と生体内で起こるイベントを高解像度で捉えることができるメタボローム解析を実施し，様々な薬物代謝酵素によって生成される薬物およびその代謝物の質と量がDILI発症とどのように関わっているかを高精度で評価・予測することである．今年度は，昨年度開発した薬物アッセイシステムを用いて肝障害発症の作用機序が知られている数種類の薬物を曝露したヒト肝腫瘍由来細胞株HepG2細胞中に対して，メタボロームプロファイリングを実施した．さらに，メタボロームプロファイリングを実施した結果を用いて，各薬物 (作用機序) で大きく異なる代謝物情報の取得にも成功した．以上のことから，今年度の目標として掲げていた『肝障害発症の作用機序が知られている数種類の薬物に対してメタボロームプロファイリングを実施』を滞りなく進めることができており，当初の計画どおりに研究が進展しているといえる．
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| Strategy for Future Research Activity |
次年度は，昨年度開発した細胞アッセイシステムを用いて肝障害発症の作用機序が知られている薬物だけではなく作用機序が十分に分かっていない薬物についてもメタボロームプロファイリングを実施し，各薬物 (作用機序) で大きく異なる代謝物情報の取得，作用機序の推定を目指す．本研究により，薬物由来代謝物の網羅的探索とメタボローム解析を用いた薬剤暴露による生体内の代謝変動を統合して解析することで， DILI発症に関与する薬物代謝物の種類を特定し，外因性および内因性の代謝変動とDILI発症との関連性について調査する．
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