血液脳関門における排出トランスポーターの基質認識特性を考慮したドラッグデザイン

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13470495
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 杉山 雄一 東京大学, 大学院・薬学系研究科, 教授 (80090471)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 長野 哲雄 東京大学, 大学院・薬学系研究科, 教授 (20111552) ; 楠原 洋之 東京大学, 大学院・薬学系研究科, 助手 (00302612) ; 鈴木 洋史 東京大学, 大学院・薬学系研究科, 助教授 (80206523) ; 広野 修一 北里大学, 薬学部, 教授 (30146328)
• Keywords: トランスポーター / 有機アニオン / 血液脳関門 / 血液脳脊髄液関門 / 3次元構造活性相関 / 排出ポンプ / Oat3 / Oatp14

Research Abstract

過去の報告では血液脳脊髄液関門の刷子縁膜側のトランスポーターはOatp1であるとされていたが、Oatp3が発現していることを見いだした。免疫染色により、局在が刷子縁膜であることを確認した。安定発現系を作製し、基質化合物のKm値、阻害剤のKi値を決定したところ、多くのパラメーターはOatp1と一致しており、Oatp1と基質選択性が類似していることが明らかになった。estradiol 17? glucuronideやtaurocholateの脈絡叢の取り込み過程にはOatp3が関与していることが示唆された。また、過去、estrone sulfateの脈絡叢への取り込みにトランスポーターが関与していることが報告されているが、これもOatp3により説明されるものと考えている。
脳特異的に発現しているOatp14が、血液脳関門・血液脳脊髄液関門に発現していることを見いだした。他のOatpと同様、estradiol 17? glucuronideを基質とするが、甲状腺ホルモンであるthyroxine(T4)の輸送活性が非常に大きいことを見いだした。管腔側に局在し、血中の甲状腺ホルモン濃度により発現量が制御されることから、甲状腺ホルモンの脳内濃度を制御しているものと推測される。薬物の脳送達を可能にする標的分子の一つとしても利用可能である。昨年度、cefalexinはcefaclorの化学構造は1官能基が異なるだけであるが、脳脊髄液内からの排出速度が異なることを報告した。cefaclorの脳脊髄液内からの排出はbenzylpenicillin感受性であり、cefalexinの排出はglycylsarcosine感受性であり、異なるトランスポーターが排出に関与していることが明らかにされた。更に、単離脈絡叢を用いて、更にその取り込み過程について阻害実験を行ったところ、cefaclorについてはOat3に対する阻害剤では阻害されず、Oat3以外のトランスポーターが排出に関与していることを見いだした。ペプチドトランスポーターがcefalexinの排出に関与していることが示唆された。
本研究により、血液脳関門・血液瀬能脊髄液関門において重要な働きをしている薬物トランスポーターを明らかにすることができた。
ラットOat3の基質に対して、エネルギー極小配座集団を得、分子動力学による分子の立体配座解析プログラム(CAMDAS)を用いて、重要なエネルギー極小配座集団を自動抽出した。更に薬物分子を官能基特性球により特徴づけを行い、薬物分子間で同一特性球がもっとも重なる重なりを吐き出した。その結果、単一の特性球の重なりを得ることができており、薬物トランスポーターの基質についてもin silico予測が可能になるものと期待される。

Research Products

• [Publications] Kusuhara H, et al.: "Expression and functional involvement of organic anion transporting polypeptide subtype 3 (Slc21a7) in rat choroid plexus"Pharm Res. (in press).
• [Publications] Wang DS et al.: "Involvement of organic cation transporter 1 in hepatic and intestinal distribution of metformin"J. Pharmacol. Exp. Ther.. 302. 510-515 (2002)
• [Publications] Wang DS et al.: "Involvement of Organic Cation Transporter 1 in the Lactic Acidosis Caused by Metformin"Mol Pharmacol. (in press).
• [Publications] Kato Y.et al.: "Gender difference in the urinary excretion of organic anions in rats"J. Pharmacol. Exp. Ther.. 302. 483-489 (2002)