2021 Fiscal Year Research-status Report

Evaluation of the molecular mechanism of membrane-bound mucins in intestinal drug absorption.

Research Project

Project/Area Number	21K06695
Research Institution	Tokyo University of Pharmacy and Life Science
Principal Investigator	岸本久直東京薬科大学, 薬学部, 助教 (80723600)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	樋口慧東京薬科大学, 薬学部, 助教 (10625304) 井上勝央東京薬科大学, 薬学部, 教授 (50315892)
Project Period (FY)	2021-04-01 – 2024-03-31
Keywords	膜結合型mucin / 遺伝子編集 / 糖鎖 / 脂溶性抗がん剤
Outline of Annual Research Achievements	本年度は、膜結合型mucin安定発現系培養細胞の樹立および脂溶性の異なる薬物の細胞膜透過性に及ぼすmucinタンパク質の影響について詳細な検討を行った。まず、薬物吸収を評価する代表的な上皮細胞モデルであるCaco-2細胞およびヒト結腸癌由来HT29細胞を用い、膜結合型mucinのうちMUC1（細胞内ドメインを除いたΔCT型）およびMUC13（いずれもGFP標識体として）を遺伝子発現調節ツール（Tet-Onシステム）の下流に組込み、ヒトゲノム内AAVS1領域への遺伝子編集により導入した。Tet-Onシステム活性化処理後、GFP蛍光の経日的（1~3日間）な強度増加が確認でき、さらに細胞膜上での発現および局在を蛍光顕微鏡下で確認できたことから、通常、遺伝子導入が困難なこれら培養細胞に対してmucin遺伝子の導入および発現調節が可能であることが示された。一方、脂溶性抗がん剤の細胞膜透過に対するmucin糖鎖の影響について、糖鎖合成酵素GCNT3阻害剤であるtalniflumateを用いて検討を行った。被験薬物としてpaclitaxelを選択し、ヒト結腸癌由来HT29細胞に対する殺細胞効果に与えるtalniflumate併用の影響を評価したところ、paclitaxel 10 nM作用後の細胞生存率は約80%であったのに対し、talniflumate 150 μM併用時には約40%と有意に低下した。さらに、talniflumate 150 μM作用後のHT29細胞におけるMUC1およびMUC4のタンパク質発現量は有意に低下した。これらの結果から、talniflumateによるpaclitaxelの殺細胞効果の増強には、mucinタンパク質の発現低下に伴うpaclitaxelの細胞内移行性の増加が関与している可能性が示唆された。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason 本研究課題における研究目的の一つである「膜結合型mucin安定発現系培養細胞の樹立」に対し、重要な結果を得ることができた。また、脂溶性薬物の細胞膜透過性におよぼす膜結合型mucinの影響について、mucin糖鎖の観点から重要な知見を得ることができた。従って、本研究課題の基盤となる研究成果が得られていることより、総合的に研究計画はおおむね順調に進展していると判断できる。
Strategy for Future Research Activity	本研究課題における研究目的の一つである「Mucin‐薬物間相互作用評価」に関して、申請した研究計画に従って研究を進めていく予定である。また、膜結合型mucinとしてMUC1やMUC13だけでなく、mucinの構造・分子サイズの違いを念頭に、他の膜結合型mucinおよび分泌型mucinの影響について網羅的な検討を行うだけでなく、検討する薬物、培養細胞や動物種についても考慮し、柔軟な研究計画により研究を推進していく予定である。