Evaluation of the molecular mechanism of membrane-bound mucins in intestinal drug absorption.
| Project/Area Number |
21K06695
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 47060:Clinical pharmacy-related
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| Research Institution | Tokyo University of Pharmacy and Life Science |
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Principal Investigator |
岸本 久直 東京薬科大学, 薬学部, 助教 (80723600)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
樋口 慧 東京薬科大学, 薬学部, 助教 (10625304)
井上 勝央 東京薬科大学, 薬学部, 教授 (50315892)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2023: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
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| Keywords | mucin型糖鎖 / 脂溶性抗がん剤 / 中分子薬 / 膜結合型mucin / 遺伝子編集 / 糖鎖 / 粘液層 / ゲノム編集 / 薬物吸収 |
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| Outline of Research at the Start |
膜結合型mucinのうちMUC3A,4,17に着目し、CRISPR/Cas9システムによるゲノム編集技術を独自に応用することでmucinの発現を増強させ安定発現株を得る。得られた細胞を用い、物理化学的特性（脂溶性、電荷、分子量）の異なる薬物の生理的条件下における吸収量およびmucin層への吸着量の変化を、LC-MS/MSを用いて定量的に検討する。その後、薬物との相互作用を評価可能な新規システムの発案を行うため、ヒト腸管における発現パターンを考慮したmucin発現細胞の樹立および脂溶性薬物の腸管膜透過性への影響について、mucinの構造・分子サイズの違いを念頭に統合的な定量解析を行う。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は、mucin高発現細胞であるヒト結腸癌由来HT29細胞およびヒト肺上皮腺癌由来A549細胞を選択し、脂溶性薬物の細胞膜透過性に対するmucin型糖鎖の影響について検討を行った。本研究では、アミノ酸配列近傍の糖鎖合成反応を担うGCNT3および末端シアル酸付加反応を担うsialidaseに着目し、それらの阻害剤であるtalniflumate (Tal) およびbenzyl-α-GalNAc (BnGN) を選択した。被験薬物には、脂溶性の異なる抗がん剤として7種、中分子を想定した薬物として3種を選択し、これら薬物の殺細胞効果に対するTal処理の影響を評価した結果、薬物単独では約100%に維持されていた細胞生存率が、Tal併用により有意に低下した。特に高脂溶性薬物であるnilotinibの細胞生存率は約20~40%と顕著に低下した。さらに、比較的分子量が大きいvalinomycinにおいても同様の効果が認められた。一方、BnGN処理時には、殺細胞効果の変化は認められなかった。また、脂溶性色素であるrosebengalおよびpaclitaxel, nilotinibの細胞内取込みに対するTal処理 (100 µM, 24時間) の効果を検討したところ、細胞内の薬物濃度が約2倍に増大することか示され、Tal処理による脂溶性薬物の細胞膜透過性の亢進が認められた。細胞表面の糖鎖およびmucinタンパク質発現および分泌に対するTalの効果を、レクチンを用いた免疫染色およびwestern blot法により評価した結果、レクチン結合能の低下に加えて、mucinタンパク質発現の変動が認められた。これらの結果から、Talはmucin型糖鎖合成の阻害ならびにmucinの発現・分泌を低下させることで、バリア機能を低下させ、薬物の細胞膜透過性を亢進することが示唆された。
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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
本研究課題における研究目的の一つである「Mucin－薬物間相互作用評価」に対し、重要な結果を得ることができた。細胞表面のmucinが脂溶性薬物の細胞膜透過性に関与していることが明らかとなっただけでなく、mucinを標的とした吸収改善策の立案に繋がる重要な知見を見出すことができた。従って、本研究課題の基盤となる研究成果が得られていることより、総合的に研究計画はおおむね順調に進展していると判断できる。
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| Strategy for Future Research Activity |
本研究課題における研究目的の一つである「Mucin‐薬物間相互作用を評価可能なin vitroシステムの構築」に関して、申請した研究計画に従って研究を進めていく予定である。特に、MUC1やMUC13だけでなく、分子サイズの異なる膜結合型mucinおよび分泌型mucinの影響について網羅的な検討を行うだけでなく、検討する薬物物性についても考慮し、柔軟な研究計画により研究を推進していく予定である。
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Report
(2 results)
Research Products
(7 results)
