立体的薬物動態システムを利用したがん細胞の薬物耐性変化のモニタリング

2021 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 20K20171
• Research Institution: Nagasaki University
• Principal Investigator: 宮本 大輔 長崎大学, 医歯薬学総合研究科(医学系), 助教 (10845481)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 薬物動態システム / 肝細胞 / 腸間上皮細胞 / スフェロイド

Outline of Annual Research Achievements

ヒト肝細胞ならびに腸管上皮細胞を共培養させた薬剤排泄システムを構築するとともに当システムによって代謝された抗癌剤ががん細胞スフェロイドに対する薬剤応答性を評価するため、各システムの構築ならびに使用薬剤濃度の検討を実施した。
ヒト肝細胞ならびにラット腸管上皮細胞をコラーゲントランスウェル上にコンフェレント状態になるように播種・培養を行い、その下で子宮頸がん細胞株であるHeLa細胞を単層培養し薬剤応答システムを構築した。その後、トランスウェル上よりDNA修復阻害作用を有するカフェリンを添加させ、HeLa細胞の応答性を比較した。ラット腸管上皮細胞を介した薬剤添加ではトランスウェルの有無にかかわらずHeLa細胞数が減少する傾向を示したのに対して、ヒト肝細胞を介した薬剤添加条件では肝細胞の有無によってHeLa細胞数の減少に違いが見られた。この現象としては肝細胞による薬剤代謝が関与しHeLa細胞に対するDNA修復阻害作用に影響を与えたことが示唆された。また同様の実験系にてHeLa細胞スフェロイドでも実施した結果スフェロイド外縁部より細胞が崩壊する様子が確認されたものの、細胞種の違いならびにトランスウェルの存在による細胞形態に大きな違いは見られなかった。その要因としてスフェロイドのような三次元組織体に対して添加させたカフェイン濃度が低く、中心部まで到達せず有意な差が表れなかったことが推測される。
したがって、今後の検討では添加させる濃度ならびに抗癌剤試薬の再検討が必要と考える。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

本年度の目標は薬物動態関連細胞を介した薬剤添加による癌細胞応答を評価することであった。本年度の取り組みにおいて肝細胞と腸管上皮細胞における薬剤代謝能の違いがHeLa細胞における薬物応答性に違いを生じさせたことが明らかとなった。これまでの薬剤アッセイ技術とは異なりトランスウェルを用いた立体的構造体であり物質拡散の影響も十分に考慮できているものの、トランスウェルの両面における腸管上皮細胞/肝細胞の共培養条件の確立が十分にできなかったことが懸念点である。今後の研究方針としてはトランスウェルを介した両面共培養システムを構築させ、癌細胞スフェロイドにおける薬剤応答を評価することを目的とする。

Strategy for Future Research Activity

本年度の成果をもとに、肝細胞/腸管上細胞の薬剤排泄システムを利用した癌細胞スフェロイドにおける抗癌剤刺激のアッセイ評価法の確立を試みるため、以下の2つの検討を実施する。
（1）肝細胞/腸管上細胞の薬剤排泄システム：トランスウェル上に初代細胞あるいはiPS由来細胞を両面共培養を行い肝細胞/腸管上細胞の薬剤排泄システムを構築させる。薬剤排泄システムの機能性として蛍光試薬を用いて薬剤透過性ならびに薬剤代謝能を評価する。
（2）薬剤排泄システムを介した抗癌剤刺激のアッセイ評価法の確立：HeLaスフェロイドに対して薬剤排泄システムを介した様々な抗癌剤を添加させ、画像解析による薬剤応答性を評価し薬剤排泄システムにおいて最適なアッセイ法を確立させる