肝細胞の三次元培養法を利用した動物実験代替のための薬物代謝シミュレーターの開発

1998 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 09650882
• Research Institution: KYUSHU UNIVERSITY
• Principal Investigator: 井嶋 博之 九州大学, 工学部, 講師 (10274515)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 木原 伸一 九州大学, 工学部, 助手 (30284524) ; 船津 和守 九州大学, 工学部, 教授 (80037960)
• Keywords: 薬物代謝シミュレーター / 動物実験代替 / ポリウレタン発泡体 / 多細管PUF充填層 / 肝細胞 / スフェロイド / アセトアミノフェン / リドカイン

Research Abstract

医薬品開発の一つの評価項目として、新規化合物が生体肝臓内の薬物代謝酵素活性の誘導や阻害に与える影響が動物実験によって評価される。そこで動物実験によって研究報告例が多い代表的な反応として、3-メチルコラントレンによる薬物代謝酵素活性の誘導を取り上げ、肝細胞スフェロイドの応答を評価した。その結果,ラット肝細胞スフェロイドは培養2週間目でも薬物代謝酵素活性が誘導されることを見い出した。
また,医薬品開発においては定性的評価のみならず、薬物の代謝速度(定量的)の評価も重要である。通常,この評価は実験動物への直接投与や灌流させている摘出肝臓への投与による経時的なサンプリングによって評価される。本研究では,細胞への酸素や栄養素の供給や代謝老廃物の除去など良好な物質交換が行える培養環境のもとで薬物代謝速度を評価するために、PUFに充填した肝細胞スフェロイドを灌流培養する装置を開発した。個の装置は摘出肝臓の灌流培養を模倣した装置として考えることができる。本装置内にラット生体肝臓の1/25の細胞量(約0.4g)を充填し,モデル薬物(リドカイン,アセトアミノフェン)の代謝速度を測定した結果,他の研究者がラットの全肝臓(約10g)を用いて測定した結果と比べ,単位細胞量当たりほぼ等しい代謝速度が得られ、この装置を用いることによって少ない細胞量で生体肝臓内の薬物代謝速度を予測できる可能性が示された。

Research Products

• [Publications] H.IJIMA: "Hepatocyte Spheroids in Polyurethane Foams:Functional Analysis and Application for a Hybrid Artificial Liver" Tissue Engineering. 4巻2号. 213-226 (1998)
• [Publications] H.IJIMA: "Formation of a Spherical Multicellular Aggregate(Spheroid) of Animal Cells in the Pores of Polyurethance Foam as a Cell Culture Substratum and Its Application to a Hybrid Artificial Liver" Journal of Biomaterial Science. 9巻7号. 765-778 (1998)
• [Publications] H.MIZUMOTO: "Formation of Cylindrical Multicellular Aggregate(Cylindroid) of Rat Hepatocytes on Pressed Sheet of Polyurethane Foam" Animal Cell Technology. 9巻 In press. (1999)
• [Publications] H.IJIMA: "The Formation of a Primary Hepatocytes Spheroid and the Expression of Liver Specific Functions Depend on the Characteristics of Polyurethane Foam" Journal of Artificial Organs. In press. (1999)
• [Publications] N.NAKAZAWA: "Development of a Hybrid Artificial Liver Support System and Its Application to Hepatic Failure Animals" Tissue Engineering for Therapeutic Use 3. In press. (1999)
• [Publications] H.MIZUMOTO: "Formation of Cylindrical Multicellular Agreegate (Cylindroid) and Expression of Liver Specific Functions of Primary Rat" Cytotechnology. In press. (1998)
• [Publications] N.NAKAZAWA: "Formation of porcine Hepatocyte Spherical Multicellular Aggregates(Spheroids) and Analysis of Drug Metabolic Functions" Cytotechnology. In press. (1998)
• [Publications] H.IJIMA: "Polymers for Tissue Engineering" VSP Publishers, 14 (1998)
• [Publications] 船津和守: "組織工学入門" 名古屋大学出版社(印刷中), (1999)