Assessment of toxicity associated with protein degradation of drug-metabolizing enzymes by cehemicals in three-dimensional culture

• Project/Area Number: 26293029
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Partial Multi-year Fund
• Section: 一般
• Research Field: Environmental and hygienic pharmacy
• Research Institution: Hiroshima University
• Principal Investigator: Ohta Shigeru 広島大学, 大学院医歯薬保健学研究院(薬), 教授 (60160503)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 佐能 正剛 広島大学, 医歯薬保健学研究院(薬), 助教 (00552267) ; 古武 弥一郎 広島大学, 医歯薬保健学研究院(薬), 准教授 (20335649)
• Project Period (FY): 2014-04-01 – 2017-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2016)
• Budget Amount: ¥16,900,000 (Direct Cost: ¥13,000,000、Indirect Cost: ¥3,900,000); Fiscal Year 2016: ¥5,720,000 (Direct Cost: ¥4,400,000、Indirect Cost: ¥1,320,000); Fiscal Year 2015: ¥4,810,000 (Direct Cost: ¥3,700,000、Indirect Cost: ¥1,110,000); Fiscal Year 2014: ¥6,370,000 (Direct Cost: ¥4,900,000、Indirect Cost: ¥1,470,000)
• Keywords: 薬物代謝酵素 / ユビキチンプロテアソーム / アセトアミノフェン / 3次元培養 / 化学物質 / オートファジー

Outline of Final Research Achievements

There are few reports regarding toxicity and enzyme activity associated with drug-metabolizing enzyme accumulated by disruption of its protein degradation system. We have clarified that acetaminophen led to inhibit CYP3A protein degradation and accordingly induced its enzyme activity using 3-dimensional hepatocyte culture. The results could contribute formation of the reactive metabolite by CYP3A, which is known to induce hepatotoxicity. Acetaminophen analog also showed inhibitory effects on CYP3A degradation in 3-dimensional culture. These findings could lead to clarify the detailed mechanism.

Research Products

• [Journal Article] Acetaminophen analog N-acetyl-m-aminophenol, but not its reactive metabolite, N-acetyl-p-benzoquinone imine induces CYP3A activity via inhibition of protein degradation (2017)
  • Author(s): Santoh M, Sanoh S, Ohtsuki Y, Ejiri Y, Kotake Y, Ohta S.
  • Journal Title: Biochem Biophys Res Commun. Volume: 486 Issue: 3 Pages: 639-644
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2017.03.073
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Acetaminophen induces accumulation of functional rat CYP3A via polyubiquitination dysfunction (2016)
  • Author(s): Santoh M, Sanoh S, Takagi M, Ejiri Y, Kotake Y, Ohta S.
  • Journal Title: SCIENTIFIC REPORTS Volume: 6 Issue: 1 Pages: 21373-21373
  • DOI: 10.1038/srep21373
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Detection of metabolic activation leading to drug-induced phospholipidosis in rat hepatocyte spheroids (2016)
  • Author(s): Takagi M, Sanoh S, Santoh M, Ejiri Y, Kotake Y, Ohta S
  • Journal Title: The Journal of Toxicological Sciences Volume: 41 Issue: 1 Pages: 155-164
  • DOI: 10.2131/jts.41.155
  • NAID: 130005119791
  • ISSN: 0388-1350, 1880-3989
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] 3次元培養およびヒト肝細胞移植キメラマウスを用いた肝臓における薬物代謝，毒性評価 (2017)
  • Author(s): 佐能 正剛
  • Organizer: 日本薬学会第137回年会
  • Place of Presentation: 仙台国際センター・東北大学川内地区
  • Year and Date: 2017-03-24
• [Presentation] 肝細胞の三次元培養系およびヒト肝細胞移植キメラマウスを用いたカチノン誘導体の共通代謝物の探索 (2017)
  • Author(s): 渡部 祥子，佐能 正剛，梅原 祥太，山頭 征岳，江尻 洋子，石田 雄二，加国 雅和，立野 知世，古武 弥一郎，太田 茂
  • Organizer: 日本薬学会第137回年会
  • Place of Presentation: 仙台国際センター・東北大学川内地区
  • Year and Date: 2017-03-24
• [Presentation] アセトアミノフェンによるユビキチン化阻害を介したCYP3Aタンパクの蓄積に基づく酵素活性の上昇 －新しい薬物間相互作用の可能性ー (2016)
  • Author(s): 佐能 正剛
  • Organizer: 日本薬物動態学会第31回年会
  • Place of Presentation: キッセイ文化ホール・松本市総合体育館
  • Year and Date: 2016-10-13
  • Invited
• [Presentation] 毒性評価系構築を目指した3次元神経細胞培養系の検討 (2016)
  • Author(s): 采洋太朗，古武弥一郎，江尻洋子，佐能正剛，太田茂
  • Organizer: フォーラム2016衛生薬学・環境トキシコロジー
  • Place of Presentation: 昭和大学薬学部
  • Year and Date: 2016-09-10
• [Presentation] カチノン誘導体における肝細胞三次元培養系を用いた共通代謝物の探索 (2016)
  • Author(s): 渡部祥子，佐能正剛，須山翔太，梅原祥太，山頭征岳，江尻洋子，古武弥一郎，太田茂
  • Organizer: フォーラム2016衛生薬学・環境トキシコロジー
  • Place of Presentation: 昭和大学薬学部
  • Year and Date: 2016-09-10
• [Presentation] フェネチルアミン誘導体およびカチノン誘導体のin vitro/in vivo薬物動態評価 (2016)
  • Author(s): 佐能正剛，渡部祥子，須山翔太，梅原祥太，奥田勝博，石田雄二，加国雅和，立野知世，古武弥一郎，太田茂
  • Organizer: フォーラム2016衛生薬学・環境トキシコロジー
  • Place of Presentation: 昭和大学薬学部
  • Year and Date: 2016-09-10
• [Presentation] ラット肝細胞3次元培養系を用いたカチノン誘導体の還元代謝活性 (2016)
  • Author(s): 佐能正剛、渡部祥子、梅原祥太、山頭征岳、江尻洋子、古武弥一郎、太田茂
  • Organizer: 第43回日本毒性学会学術年会
  • Place of Presentation: ウィンクあいち
  • Year and Date: 2016-06-29
• [Presentation] Acetaminophen induces accumulation of functional rat CYP3A by altering gp78 localization. (2016)
  • Author(s): Santoh M, Sanoh S, Takagi M, Ejiri Y, Kotake Y, Ohta S
  • Organizer: The 11th International ISSX Meeting
  • Place of Presentation: BEXCO (Busan, Korea)
  • Year and Date: 2016-06-12
• [Presentation] アセトアミノフェンが誘発するユビキチンプロテアソーム系阻害を介したラットCYP3A1の蓄積 (2015)
  • Author(s): 山頭征岳, 佐能正剛，髙木優志，江尻洋子，古武弥一郎，太田茂
  • Organizer: 日本薬物動態学会第30回年会
  • Place of Presentation: タワーホール船堀
  • Year and Date: 2015-11-12
• [Presentation] ラット肝細胞３次元培養における薬物代謝反応を考慮した薬剤誘発性リン脂質症評価 (2015)
  • Author(s): 髙木優志, 佐能正剛;山頭征岳;江尻洋子;太田茂
  • Organizer: 第4２回日本毒性学会学術年会
  • Place of Presentation: 石川県立音楽堂
  • Year and Date: 2015-06-29
• [Presentation] ラット肝細胞スフェロイド培養における医薬品代謝物を考慮した薬剤誘発性リン脂質症評価 (2015)
  • Author(s): 髙木優志、佐能正剛、山頭征岳、太田茂
  • Organizer: 日本薬学会第135年会
  • Place of Presentation: 神戸学院大学、デザイン・クリエイティブセンター他（神戸）
  • Year and Date: 2015-03-25 – 2015-03-28
• [Presentation] ラット肝細胞3次元培養系による蛍光プローブを用いた薬剤誘発性リン脂質症評価系の構築 (2014)
  • Author(s): 髙木優志、佐能正剛、山頭征岳、江尻洋子、太田茂
  • Organizer: 第53回 日本薬学会・日本薬剤師会・日本病院薬剤師会 中国四国支部学術大会
  • Place of Presentation: 広島国際会議場（広島）
  • Year and Date: 2014-11-08 – 2014-11-09
• [Presentation] COMPARISON OF THE CORRELATION BETWEEN CYP3A ACTIVITY AND PROTEIN EXPRESSION IN SPHEROID AND MONOLAYER CULTURE (2014)
  • Author(s): Masataka Santoh, Seigo Sanoh, Masashi Takagi, Yoko Ejiri, Shigeru Ohta
  • Organizer: 19th North American ISSX Meeting・29th JSSX Meeting
  • Place of Presentation: Hilton San Francisco Union Square Hotel (San Francisco, USA)
  • Year and Date: 2014-10-19 – 2014-10-23
• [Remarks] 広島大学薬学部/大学院医歯薬保健学研究院 生体機能分子動態学研究室 ホームページ
  • URL: http://home.hiroshima-u.ac.jp/ohtalab/