The functional chacterization of marmoset cytochrome P450 2C enzymes

2016 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 15K18934
• Research Institution: Showa Pharmaceutical University
• Principal Investigator: 上原 正太郎 昭和薬科大学, 薬学部, 特任助教 (10733123)
• Project Period (FY): 2015-04-01 – 2017-03-31
• Keywords: チロクロムP450 / マーモセット

Outline of Annual Research Achievements

マーモセットの肝薬物代謝特性を明らかにする目的で、ヒトおよびマーモセット肝チトクロムP450（以下P450）を介したオメプラゾールの立体選択的酸化反応を比較した。肝ミクロゾームによるオメプラゾール5-水酸化反応はヒトにおいてR体選択的であったが、マーモセットではS体選択的であった。組換えマーモセットP450 2C19はS-オメプラゾール5-水酸化反応を効率よく触媒した。また組換えP450 3A酵素は、ヒトおよびマーモセットにおいてオメプラゾールスルホキシド化および5-水酸化反応を触媒した。さらにマーモセット肝のR-およびS-オメプラゾール5-水酸化活性はP450 2C19の遺伝子多型による違いが認められた。以上、マーモセット肝によるオメプラゾール酸化的代謝は、ヒトの場合と同様にP450 2C遺伝的多型の影響により個体差が認められた。
一方、医薬品開発の非臨床試験では、薬物相互作用の観点から医薬候補品によるP450の酵素誘導が評価される。肝P450誘導能はげっ歯類とヒトの間で大きな種差があるため、霊長類の活用が推奨される。本研究では、カニクイザルおよびマーモセット凍結肝細胞を用いて薬物暴露によるP450 mRNAの発現変動を調べた。カニクイザルおよびマーモセット肝細胞でヒトの場合と同様に、オメプラゾール処理によるP450 1A mRNAの誘導およびリファンピシン処理によるP450 3Aおよび2C mRNAの誘導が認められた。一方、ヒト肝細胞で認められるフェノバルビタール処理によるP450 2B mRNAの誘導はカニクイザルおよびマーモセット肝細胞で認められなかった。以上、カニクイザルおよびマーモセット肝細胞のP450誘導能は一部の分子種を除き、総じてヒト肝細胞と類似した特徴を持つことが明らかになった。

Research Products

• [Journal Article] Marmoset cytochrome P450 4A11, a novel arachidonic acid and lauric acid ω-hydroxylase expressed in liver and kidney tissues. (2017)
  • Author(s): Uehara, S., Uno, Y., Ishii, S., Inoue, T., Sasaki, E., and Yamazaki, H.
  • Journal Title: Xenobiotica Volume: 印刷中 Pages: 印刷中
  • DOI: 10.1080/00498254.2016.1206673
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Strong induction of cytochrome P450 1A/3A, but not P450 2B, in cultured hepatocytes from common marmosets and cynomolgus monkeys by typical human P450 inducing agents. (2017)
  • Author(s): Uehara, S., Uno, Y., Suzuki, T., Inoue, T., Utoh, M., Sasaki, E., and Yamazaki, H.
  • Journal Title: Drug Metab Lett. Volume: 印刷中 Pages: 印刷中
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Cloning and expression of a novel catechol-O-methyltransferase in common marmosets. (2017)
  • Author(s): Uehara, S., Uno, Y., Inoue, T., Sasaki, E. and Yamazaki H.
  • Journal Title: J Vet Med Sci. Volume: 79 Pages: 267-272
  • DOI: 10.1292/jvms.16-0459
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Marmoset Cytochrome P450 3A4 Ortholog Expressed in Liver and Small-Intestine Tissues Efficiently Metabolizes Midazolam, Alprazolam, Nifedipine, and Testosterone. (2017)
  • Author(s): Uehara, S., Uno, Y., Nakanishi, K., Ishii, S., Inoue, T., Sasaki, E., and Yamazaki, H.
  • Journal Title: Drug Metab Dispos. Volume: 45 Pages: 457-467
  • DOI: 10.1124/dmd.116.074898
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Marmoset Flavin-Containing Monooxygenase 3 in the Liver Is a Major Benzydamine and Sulindac Sulfide Oxygenase. (2017)
  • Author(s): Uehara, S., Shimizu, M., Uno, Y., Inoue, T., Sasaki, E., and Yamazaki, H.
  • Journal Title: Drug Metab Dispos. Volume: 45 Pages: 497-500
  • DOI: 10.1124/dmd.117.075184
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Terfenadine t-butyl hydroxylation catalyzed by human and marmoset cytochrome P450 3A and 4F enzymes in livers and small intestines. (2017)
  • Author(s): Uehara, S., Yuki, Y., Uno, Y., Inoue, T., Sasaki, E., and Yamazaki, H.
  • Journal Title: Xenobiotica Volume: 印刷中 Pages: 印刷中
  • DOI: 10.1080/00498254.2017.1321811
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Human plasma concentrations of cytochrome P450 probe cocktails extrapolated from pharmacokinetics in mice transplanted with human hepatocytes and from pharmacokinetics in common marmosets using physiologically based pharmacokinetic modeling. (2016)
  • Author(s): Utoh, M., Suemizu, H., Mitsui, M., Kawao, M., Toda, A., Uehara, S., Uno, Y., Shimizu, M., Sasaki, E., and Yamazaki, H.
  • Journal Title: Xenobiotica Volume: 46 Pages: 1049-1055
  • DOI: 10.3109/00498254.2016.1147102
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] In vivo individual variations in pharmacokinetics of efavirenz in cynomolgus monkeys genotyped for cytochrome P450 2C9. (2016)
  • Author(s): Iwasaki, K., Kitsugi, Y., Ikeda, K., Yoshikawa, T., Hosaka, S., Uehara, S., Uno, Y., Utoh, M., and Yamazaki, H.
  • Journal Title: Biopharm. Drug Dispos. Volume: 37 Pages: 379-383
  • DOI: 10.1002/bdd.2021
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Oxidation of R- and S-omeprazole stereoselectively mediated by liver microsomal cytochrome P450 2C19 enzymes from cynomolgus monkeys and common marmosets. (2016)
  • Author(s): Uehara, S., Kawano, M., Murayama, N., Uno, Y., Utoh, M., Inoue, T., Sasaki, E., and Yamazaki, H.
  • Journal Title: Biochem Pharmacol. Volume: 120 Pages: 56-62
  • DOI: 10.1016/j.bcp.2016.09.010
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Utility of non-human primates in drug development: comparison of non-human primate and human drug-metabolizing cytochrome P450 enzymes. (2016)
  • Author(s): Uehara, S., Uno, Y., and Yamazaki, H.
  • Journal Title: Biochem Pharmacol. Volume: 121 Pages: 1-7
  • DOI: 10.1016/j.bcp.2016.06.008
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] マーモセット、カニクイザルおよびヒト肝によるメトプロロール酸化的代謝の比較 (2017)
  • Author(s): 石井さくら、上原正太郎、宇野泰広、井上貴史、佐々木えりか、山崎浩史
  • Organizer: 日本薬学会第137年会
  • Place of Presentation: 仙台国際センター（宮城県 仙台市）
  • Year and Date: 2017-03-24 – 2017-03-27
• [Presentation] マーモセット、カニクイザルおよびヒト肝および小腸P450酵素によるテルフェナジンの酸化的代謝 (2017)
  • Author(s): 結城友香子、上原正太郎、宇野泰広、井上貴史、佐々木えりか、山崎浩史
  • Organizer: 日本薬学会第137年会
  • Place of Presentation: 仙台国際センター（宮城県 仙台市）
  • Year and Date: 2017-03-24 – 2017-03-27
• [Presentation] マーモセットP450 3A 酵素の臓器分布および薬物酸化酵素活性：ヒトP450 3Aとの類似性 (2017)
  • Author(s): 上原正太郎、中西一志、石井さくら、宇野泰広、井上貴史、佐々木えりか、山崎浩史
  • Organizer: 日本薬学会第137年会
  • Place of Presentation: 仙台国際センター（宮城県 仙台市）
  • Year and Date: 2017-03-24 – 2017-03-27
• [Presentation] 新規マーモセットP450 2F 酵素の同定および機能解析 (2017)
  • Author(s): 上原正太郎、大塩徹、宇野泰広、井上貴史、佐々木えりか、山崎浩史
  • Organizer: 日本薬学会第137年会
  • Place of Presentation: 仙台国際センター（宮城県 仙台市）
  • Year and Date: 2017-03-24 – 2017-03-27
• [Presentation] Identification and characterization of cytochrome P450 4F enzymes in marmosets. (2016)
  • Author(s): Shotaro Uehara, Yasuhiro Uno, Takashi Inoue, Erika Sasaki, Hiroshi Yamazaki
  • Organizer: 11th International ISSX Meeting
  • Place of Presentation: Busan（Korea）
  • Year and Date: 2016-06-12 – 2016-06-15
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Pharmacokinetics of efavirenz after intravenous and oral administration of efavirenz to genotyped cynomolgus monkeys. (2016)
  • Author(s): Kazuhide Iwasaki, Yusuke Kitsugi, Kanami Ikeda, Takahiro Yoshikawa, Shotaro Uehara, Yasuhiro Uno, Masahiro Utoh, Hiroshi Yamazaki
  • Organizer: 11th International ISSX Meeting
  • Place of Presentation: Busan（Korea）
  • Year and Date: 2016-06-12 – 2016-06-15
  • Int'l Joint Research