代謝物プロファイリングによる薬物性肝障害発症メカニズムの解析

2021 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 20K15101
• Research Institution: Kyushu University
• Principal Investigator: 高橋 政友 九州大学, 生体防御医学研究所, 特任助教 (30844419)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: メタボロームプロファイリング / 肝障害 / 薬物アッセイ / 親水性代謝物 / 疎水性代謝物

Outline of Annual Research Achievements

今年度は，昨年度開発した薬物アッセイシステムを用いて肝障害発症の作用機序が知られている数種類の薬物に対してメタボロームプロファイリングを実施した．使用した薬剤は昨年度検討に用いた薬剤と同様の薬剤，すなわち，Nilutamide (ミトコンドリア機能損傷を誘導)，Tilorone (リン脂質症を誘導)，Tamoxifen (脂肪症を誘導)，およびClozapine (酸化ストレスを誘導) を用いた．各薬物の処理濃度は，IC10およびIC50に基づいて決定した．各薬物曝露後2日間培養し，培養後のHepG2細胞をクエンチ，Bligh&Dyer抽出法を用いて親水性代謝物画分および疎水性代謝物画分に分離した．親水性代謝物画分に対しては，イオンクロマトグラフィー高分解能タンデム質量分析 (IC/HRMS/MS)，および液体クロマトグラフィー高分解能タンデム質量分析 (LC/HRMS/MS) を用いて分析を実施し，疎水性画分に対しては，超臨界流体クロマトグラフィー三連四重極質量分析 (SFC/MS/MS) を用いて分析を行った．その結果，親水性画分，および疎水性画分から合計で約400種類の代謝物情報 (親水性代謝物: ヌクレオチドや有機酸，補酵素類などといった陰イオン性代謝物，ヌクレオシドや核酸塩基といった陽イオン性代謝物，アミノ酸などの両性イオン，疎水性代謝物: リン脂質，中性脂質，スフィンゴ脂質) の取得に成功した．また，各薬物 (作用機序) で大きく異なる代謝物情報 (ペントースリン酸経路や核酸合成経路上の一部の中間代謝物) の取得にも成功した．

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

当該研究の目標は，薬物由来代謝物の網羅的な探索と生体内で起こるイベントを高解像度で捉えることができるメタボローム解析を実施し，様々な薬物代謝酵素によって生成される薬物およびその代謝物の質と量がDILI発症とどのように関わっているかを高精度で評価・予測することである．今年度は，昨年度開発した薬物アッセイシステムを用いて肝障害発症の作用機序が知られている数種類の薬物を曝露したヒト肝腫瘍由来細胞株HepG2細胞中に対して，メタボロームプロファイリングを実施した．さらに，メタボロームプロファイリングを実施した結果を用いて，各薬物 (作用機序) で大きく異なる代謝物情報の取得にも成功した．以上のことから，今年度の目標として掲げていた『肝障害発症の作用機序が知られている数種類の薬物に対してメタボロームプロファイリングを実施』を滞りなく進めることができており，当初の計画どおりに研究が進展しているといえる．

Strategy for Future Research Activity

次年度は，昨年度開発した細胞アッセイシステムを用いて肝障害発症の作用機序が知られている薬物だけではなく作用機序が十分に分かっていない薬物についてもメタボロームプロファイリングを実施し，各薬物 (作用機序) で大きく異なる代謝物情報の取得，作用機序の推定を目指す．本研究により，薬物由来代謝物の網羅的探索とメタボローム解析を用いた薬剤暴露による生体内の代謝変動を統合して解析することで， DILI発症に関与する薬物代謝物の種類を特定し，外因性および内因性の代謝変動とDILI発症との関連性について調査する．

Causes of Carryover

メタボロームプロファイリングが予定していた金額よりも安く実施できたため繰越金が発生した．また次年度は今年度構築した細胞アッセイシステムを用いて多数の薬物の評価を計画している．そのため，繰越金は薬物評価を実施するための消耗品費として使用する予定である．