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2020 Fiscal Year Annual Research Report

吸収過程を考慮した生理学的薬物動態モデルを基盤とする化学物質肝毒性評価法の確立

Research Project

Project/Area Number 19K16422
Research InstitutionShowa Pharmaceutical University

Principal Investigator

神矢 佑輔  昭和薬科大学, 薬学部, 特任助教 (20802945)

Project Period (FY) 2019-04-01 – 2021-03-31
Keywords消化管吸収性 / 薬物動態予測 / 化学物質 / 肝毒性評価 / 生理学的薬物動態モデル
Outline of Annual Research Achievements

実験動物を用いる工業用化学物質の亜急性毒性試験では物質の体内動態は考慮されておらず、代替可能なin vitro/in silico毒性評価手法は確立されていない。腸由来細胞株である Caco-2細胞を用いて、化学物質のin vitro消化管膜透過性と肝毒性発現リスクの関連性を調査した。有害性評価支援システム統合プラットフォーム(HESS)に収載されている化学物質29種のラット肝毒性指標のひとつである肝無作用量は、Caco-2細胞単層膜を介した膜透過係数値と有意な関連を示した。すなわち、消化管膜透過性が肝臓毒性発現を規定する因子のひとつであることが示唆された。加えて、化学物質90種を用いた検討により、分子量および2種類の分配係数を組み合わせた重回帰分析を活用することで、膜透過係数の予測が可能であった。化学物質の体内動態と臓器毒性発現の関連性を評価するため、消化管および肝臓に着目した簡易生理学的薬物動態(PBPK)モデルを構築した。HESS収載8物質の肝毒性指標である最小作用量報告値と、PBPKモデルにより記述された推定肝臓中濃度は有意な相関関係を示し、化学物質の肝毒性発現が体内動態と密接な関係にあることが示唆された。未知物質の体内動態を推定するために、多様な 246 物質を用いた機械学習手法によりPBPKモデルにおいて体内動態を規定する薬物動態パラメータの推定を試みた。市販のソフトウェアより取得可能なin silico分子記述子14~26種を用いて計算した吸収速度定数、分布容積および肝代謝消失の3種薬物動態パラメータ、およびそれらにより記述される体内動態は、実測値を精度よく再現した。以上、腸由来培養細胞株を用いたin vitro消化管膜透過性評価およびPBPKモデルを活用するin silico臓器中濃度推定手法が、動物を用いる毒性試験の代替手法となりうることが期待される。

  • Research Products

    (13 results)

All 2021 2020

All Journal Article (9 results) (of which Peer Reviewed: 9 results,  Open Access: 8 results) Presentation (4 results)

  • [Journal Article] In Silico Prediction of Input Parameters for Simplified Physiologically Based Pharmacokinetic Models for Estimating Plasma, Liver, and Kidney Exposures in Rats after Oral Doses of 246 Disparate Chemicals2021

    • Author(s)
      Kamiya Yusuke、Handa Kentaro、Miura Tomonori、Yanagi Mayu、Shigeta Kazuki、Hina Shiori、Shimizu Makiko、Kitajima Masato、Shono Fumiaki、Funatsu Kimito、Yamazaki Hiroshi
    • Journal Title

      Chemical Research in Toxicology

      Volume: 34 Pages: 507~513

    • DOI

      10.1021/acs.chemrestox.0c00336

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Hepatotoxicological potential of P-toluic acid in humanised-liver mice investigated using simplified physiologically based pharmacokinetic models2021

    • Author(s)
      Miura Tomonori、Kamiya Yusuke、Uehara Shotaro、Murayama Norie、Shimizu Makiko、Suemizu Hiroshi、Yamazaki Hiroshi
    • Journal Title

      Xenobiotica

      Volume: - Pages: 1~7

    • DOI

      10.1080/00498254.2021.1908643

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Determination and prediction of permeability across intestinal epithelial cell monolayer of a diverse range of industrial chemicals/drugs for estimation of oral absorption as a putative marker of hepatotoxicity2020

    • Author(s)
      Kamiya Yusuke、Takaku Hiroka、Yamada Rio、Akase Chisato、Abe Yuto、Sekiguchi Yuko、Murayama Norie、Shimizu Makiko、Kitajima Masato、Shono Fumiaki、Funatsu Kimito、Yamazaki Hiroshi
    • Journal Title

      Toxicology Reports

      Volume: 7 Pages: 149~154

    • DOI

      10.1016/j.toxrep.2020.01.004

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Increased plasma concentrations of an antidyslipidemic drug pemafibrate co-administered with rifampicin or cyclosporine A in cynomolgus monkeys genotyped for the organic anion transporting polypeptide 1B12020

    • Author(s)
      Ogawa Shin-ichiro、Shimizu Makiko、Kamiya Yusuke、Uehara Shotaro、Suemizu Hiroshi、Yamazaki Hiroshi
    • Journal Title

      Drug Metabolism and Pharmacokinetics

      Volume: 35 Pages: 354~360

    • DOI

      10.1016/j.dmpk.2020.03.005

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Physiologically Based Pharmacokinetic Models Predicting Renal and Hepatic Concentrations of Industrial Chemicals after Virtual Oral Doses in Rats2020

    • Author(s)
      Kamiya Yusuke、Otsuka Shohei、Miura Tomonori、Yoshizawa Manae、Nakano Ayane、Iwasaki Miyu、Kobayashi Yui、Shimizu Makiko、Kitajima Masato、Shono Fumiaki、Funatsu Kimito、Yamazaki Hiroshi
    • Journal Title

      Chemical Research in Toxicology

      Volume: 33 Pages: 1736~1751

    • DOI

      10.1021/acs.chemrestox.0c00009

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Metabolic profiles of coumarin in human plasma extrapolated from a rat data set with a simplified physiologically based pharmacokinetic model2020

    • Author(s)
      Miura Tomonori、Kamiya Yusuke、Hina Shiori、Kobayashi Yui、Murayama Norie、Shimizu Makiko、Yamazaki Hiroshi
    • Journal Title

      The Journal of Toxicological Sciences

      Volume: 45 Pages: 695~700

    • DOI

      10.2131/jts.45.695

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Plasma, liver, and kidney exposures in rats after oral doses of industrial chemicals predicted using physiologically based pharmacokinetic models: A case study of per?uorooctane sulfonic acid2020

    • Author(s)
      Kamiya Yusuke、Yanagi Mayu、Hina Shiori、Shigeta Kazuki、Miura Tomonori、Yamazaki Hiroshi
    • Journal Title

      The Journal of Toxicological Sciences

      Volume: 45 Pages: 763~767

    • DOI

      10.2131/jts.45.763

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Different Hepatic Concentrations of Bromobenzene, 1,2-Dibromobenzene, and 1,4-Dibromobenzene in Humanized-Liver Mice Predicted Using Simplified Physiologically Based Pharmacokinetic Models as Putative Markers of Toxicological Potential2020

    • Author(s)
      Miura Tomonori、Shimizu Makiko、Uehara Shotaro、Yoshizawa Manae、Nakano Ayane、Yanagi Mayu、Kamiya Yusuke、Murayama Norie、Suemizu Hiroshi、Yamazaki Hiroshi
    • Journal Title

      Chemical Research in Toxicology

      Volume: 33 Pages: 3048~3053

    • DOI

      10.1021/acs.chemrestox.0c00387

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Metabolic Profiles of Tetrabromobisphenol A in Humans Extrapolated from Humanized-Liver Mouse Data Using a Simplified Physiologically Based Pharmacokinetic Model2020

    • Author(s)
      Miura Tomonori、Uehara Shotaro、Shigeta Kazuki、Yoshizawa Manae、Kamiya Yusuke、Murayama Norie、Shimizu Makiko、Suemizu Hiroshi、Yamazaki Hiroshi
    • Journal Title

      Chemical Research in Toxicology

      Volume: 34 Pages: 522~528

    • DOI

      10.1021/acs.chemrestox.0c00358

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] 培養ヒトおよびラット腸細胞を用いた一般化学物質の膜透過性および動物肝無毒性指標の関連2020

    • Author(s)
      神矢佑輔、大村明日香、關口佑子、赤瀨千聡、阿部雄人、庄野文章、山崎浩史
    • Organizer
      日本薬学会第140年会
  • [Presentation] 多様な一般化学物質および医薬品の培養ヒト小腸上皮膜透過係数の予測2020

    • Author(s)
      關口佑子、神矢佑輔、大村明日香、赤瀨千聡、阿部雄人、庄野文章、船津公人、山崎浩史
    • Organizer
      日本薬学会第140年会
  • [Presentation] 一般化学物質のラット血中濃度推移情報と生理学的薬物動態モデルを活用した予測肝中濃度と臓器毒性2020

    • Author(s)
      村山典恵、柳麻由、岩崎美友、小林由惟、中野彩音、三浦智徳、神矢佑輔、庄野文章、山崎浩史
    • Organizer
      日本薬学会第140年会
  • [Presentation] 腎を独立させた生理学的薬物動態モデルで予測した一般化学物質のラット組織中濃度と臓器毒性2020

    • Author(s)
      重田和樹、村山典恵、吉沢愛映、大西潮、大塚昌平、神矢佑輔、庄野文章、山崎浩史
    • Organizer
      日本薬学会第140年会

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Published: 2021-12-27  

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