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2011 Fiscal Year Research-status Report

脳関門P糖タンパクの単分子輸送活性と発現量に基づく薬物脳移行性の病態変動の解明

Research Project

Project/Area Number 23790170
Research InstitutionTohoku University

Principal Investigator

内田 康雄  東北大学, 薬学研究科(研究院), 助教 (70583590)

Project Period (FY) 2011-04-28 – 2014-03-31
Keywords病態血液脳関門 / P糖タンパク / 定量プロテオミクス / 単分子輸送活性 / 絶対発現量 / Pharmacoproteomics
Research Abstract

本研究では、P-gp安定発現細胞を用いた経細胞輸送解析とP-gp絶対発現量解析から求めた正常時のP-gpの単分子輸送活性に、てんかんモデルマウスにおける脳毛細血管のP-gp絶対発現量を乗ずることによって、てんかんの脳関門のP-gp輸送活性を再構築できるか否かを解明することを目的とした。 成果1.てんかんモデルマウスである ELマウス及びペンチレンテトラゾール(PTZ)誘発てんかんマウスから脳毛細血管を単離し、LC-MS/MSを用いた膜タンパク質絶対定量法によってP-gpの絶対発現量を測定した。正常マウスと比べて、有意に、P-gpのタンパク質発現量の増加が認められた。成果2.マウスP-gp(mdr1a)発現LLC-PK1細胞および親株LLC-PK1細胞のそれぞれの単層膜において、P-gp基質であるverapamilのApical-to-Basal輸送速度に対するBasal-to-Apical輸送速度の比率を計測し、発現細胞のその比率を親株の比率で除することによってP-gpの輸送活性を求めた。これをP-gpの絶対発現量で除することで、verapamilの輸送に対するP-gpの単分子輸送活性を明らかにした。成果3.上記で解明された、てんかんモデルマウスの脳毛細血管におけるP-gpのタンパク質発現量および単分子輸送活性を統合することによって、脳関門のP-gp輸送活性を再構築した。この再構築された活性に、受動拡散による平衡状態を反映する血漿中と脳内の蛋白質非結合型分率(verapamil)の比率を統合することによって、verapamilの脳内対血漿中濃度比(Kp brain)を再構築した。定速静脈内投与法によって計測されたてんかんモデルマウスにおけるKp brainの実測値とほぼ一致した。 従って、てんかんにおける血液脳関門のP-gp輸送活性を再構築できることが実験的に証明された。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

1: Research has progressed more than it was originally planned.

Reason

当初、平成23年度いっぱいで実施予定であった「てんかんモデルマウスの血液脳関門のP-gp輸送活性の再構築」の計画が、平成23年度の早期に完了し、平成23年9月にトルコのイスタンブールにおいて開催された国際学会「14th Symposium on Signal Transduction in the Blood Brain Barrier」でその成果を発表することができた。以上のことから、当初の計画以上に進展している。

Strategy for Future Research Activity

基本的に、交付申請書に記載したとおりに推進する予定である。 平成24年度は、炎症モデルマウスにおける脳関門P-gp輸送活性を再構築できるか否かを解明する。Lipopolysaccharide(LPS)などの炎症関連物質をマウスに投与することによって、炎症モデルマウスを作製し、脳毛細血管を単離してLC-MS/MSを用いてP-gpの絶対発現量を計測し、炎症に伴うP-gpのタンパク質発現量の変化を解明する。このP-gpのタンパク質発現量に、炎症モデルマウスにおける蛋白質非結合型分率および平成23年度の研究で解明される正常時の単分子輸送活性を統合することによってP-gp基質のKp brainを再構築し、定速静脈内投与法によって計測された炎症モデルマウスにおけるKp brainの実測値と一致するか否かを明らかにする。 再構築できない場合、正常時と炎症時の単分子輸送活性が異なることを意味する。Caveolin-1のリン酸化量がP-gpの単分子輸送活性に影響を与える可能性が示唆されている。従って、先ず、Caveolin-1のリン酸化量が確かに単分子輸送活性に影響を与えることを明らかにし、次に、 炎症時のCaveolin-1のリン酸化量に基づいてP-gpの単分子輸送活性を再構築する方法論を確立する必要がある。そこで、平成24年度は先ず、 LC-MS/MSおよびリン酸化精製法を用いて、Caveolin-1のTyr6, Tyr14, Tyr25, Tyr42のリン酸化定量系を確立する。 平成25年度は、リン酸化Caveolin-1によるP-gpの単分子活性変動機構に基づいて、炎症モデルマウスにおける脳関門P-gp輸送活性を再構築できるか否かを解明する。

Expenditure Plans for the Next FY Research Funding

平成23年度と同様に、平成24年度中に特に変更がなければ、研究遂行のために、交付額が年度末に0になるように計画的に使用する予定である。

  • Research Products

    (33 results)

All 2012 2011

All Journal Article (13 results) (of which Peer Reviewed: 9 results) Presentation (20 results)

  • [Journal Article] Quantitative Proteomics of Transporter Expression in Brain Capillary Endothelial Cells Isolated from P-gp, Bcrp, and P-gp/Bcrp Knockout Mice2012

    • Author(s)
      Agarwal S, Uchida Y, Mittapalli RK, Sane R, Terasaki T, Elmquist WF
    • Journal Title

      Drug Metabolism and Disposition

      Volume: 印刷中 Pages: 印刷中

    • DOI

      10.1124/dmd.112.044719

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Quantitative membrane protein expression at the blood-brain barrier of adult and younger cynomolgus monkeys2011

    • Author(s)
      K. Ito, Y. Uchida, S. Ohtsuki, S. Aizawa, H. Kawakami, Y. Katsukura, J. Kamiie, T. Terasaki
    • Journal Title

      Journal of Pharmaceutical Sciences

      Volume: 100 Pages: 3939-3950

    • DOI

      10.1002/jps.22487

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Quantitative targeted absolute proteomics of human blood-brain barrier transporters and receptors2011

    • Author(s)
      Y. Uchida, S. Ohtsuki, Y. Katsukura, C Ikeda, T. Suzuki, J. Kamiie, T. Terasaki
    • Journal Title

      Journal of Neurochemistry

      Volume: 117 Pages: 333-345

    • DOI

      10.1111/j.1471-4159.2011.07208.x

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Amyloid-b peptide(1-40) elimination from cerebrospinal fluid involves low-density lipoprotein receptor-related protein 1 at the blood-cerebrospinal fluid barrier2011

    • Author(s)
      M. Fujiyoshi, M. Tachikawa, S. Ohtsuki, S. Ito, Y. Uchida, S. Akanuma, J. Kamiie, T. Hashimoto, K. Hosoya, T. Iwatsubo, T. Terasaki
    • Journal Title

      Journal of Neurochemistry

      Volume: 118 Pages: 407-415

    • DOI

      10.1111/j.1471-4159.2011.07311.x

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Transcriptomic and quantitative proteomic analysis of transporters and drug metabolizing enzymes in freshly isolated human brain microvessels2011

    • Author(s)
      R. Shawahna, Y. Uchida, X. Decleves, S. Ohtsuki, S. Yosif, S. Dauchy, A. Jacob, F. Chassoux, C. Daumas, P.O. Couraud, T. Terasaki, J.M. Scherrmann
    • Journal Title

      Molecular pharmaceutics

      Volume: 8 Pages: 1332-1341

    • DOI

      10.1021/mp200129p

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Blood-brain barrier (bbb) pharmacoproteomics (ppx): reconstruction of in vivo brain distribution of 11 p-glycoprotein substrates based on the bbb transporter protein concentration, in vitro intrinsic transport activity, and unbound fraction in plasma and brain in mice2011

    • Author(s)
      Y. Uchida, S. Ohtsuki, J. Kamiie, T. Terasaki
    • Journal Title

      THE JOURNAL OF PHARMACOLOGY AND EXPERIMENTAL THERAPEUTICS

      Volume: 339 Pages: 579-588

    • DOI

      10.1124/jpet.111.184200

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Attenuation of prostaglandin E2 elimination across the mouse blood-brain barrier in lipopolysaccharide- induced inflammation and additive inhibitory effect of cefmetazole2011

    • Author(s)
      Akanuma S, Uchida Y, Ohtsuki S, Tachikawa M, Terasaki T, Hosoya K
    • Journal Title

      Fluids and Barriers of the CNS

      Volume: 8 Pages: 24

    • DOI

      10.1186/2045-8118-8-24

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Molecular-weight-dependent, anionic-substrate-preferential transport of β-lactam antibiotics via multidrug resistance-associated protein 42011

    • Author(s)
      Akanuma S, Uchida Y, Ohtsuki S, Kamiie J, Tachikawa M, Terasaki T,Hosoya K
    • Journal Title

      Drug Metabolism and Pharmacokinetics

      Volume: 26 Pages: 602-611

    • DOI

      10.2133/dmpk.DMPK-11-RG-063

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Quantitative targeted absolute proteomics-based ADME research as a new path to drug discovery and development: methodology, advantages, strategy and prospects2011

    • Author(s)
      S. Ohtsuki, Y. Uchida, Y. Kubo, T. Terasaki
    • Journal Title

      Journal of Pharmaceutical Sciences

      Volume: 100 Pages: 3547-3559

    • DOI

      10.1002/jps.22612

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Pharmacoproteomics (PPx)に基づく血液脳関門輸送機能の解明2011

    • Author(s)
      内田康雄、大槻純男、寺崎哲也
    • Journal Title

      遺伝子医学MOOK

      Volume: 19 Pages: 148-154

  • [Journal Article] 定量的絶対標的プロテオミクスに基づくヒト血液脳関門におけるトランスポーターの発現と生理機能2011

    • Author(s)
      立川正憲、内田康雄、大槻純男、寺崎哲也
    • Journal Title

      脳21

      Volume: 14 Pages: 336-342

  • [Journal Article] 血液脳関門における薬物トランスポーターの役割2011

    • Author(s)
      内田康雄、大槻純男、大峰健、寺崎哲也
    • Journal Title

      トランスポートソームの世界 -膜輸送研究の源流から未来へ-

      Volume: なし Pages: 282-290

  • [Journal Article] 定量的トランスポーター解析のための質量分析による膜タンパク質絶対定量法2011

    • Author(s)
      大峰健、久保義行、大槻純男、内田康雄、寺崎哲也
    • Journal Title

      トランスポートソームの世界 -膜輸送研究の源流から未来へ-

      Volume: なし Pages: 405-411

  • [Presentation] 定量的標的プロテオミクスを応用した抗体医薬ベバシズマブの定量法の確立2012

    • Author(s)
      江幡由佳、大槻純男、立川正憲、内田康雄、寺崎哲也
    • Organizer
      日本薬学会第132年会
    • Place of Presentation
      札幌
    • Year and Date
      2012年3月28-31日
  • [Presentation] 定量的標的プロテオミクスを用いた小腸上皮細胞の細胞膜におけるトランスポーターのタンパク質発現量の種差及び部位差の解明2012

    • Author(s)
      赤澤 貴憲,内田 康雄,立川 正憲,大槻 純男,寺崎 哲也
    • Organizer
      日本薬学会第132年会
    • Place of Presentation
      札幌
    • Year and Date
      2012年3月28-31日
  • [Presentation] ラット血液脳関門におけるトランスポータータンパク質の絶対発現量の解明2012

    • Author(s)
      星 裕太朗,内田 康雄,立川 正憲,大槻 純男,寺崎 哲也
    • Organizer
      日本薬学会第132年会
    • Place of Presentation
      札幌
    • Year and Date
      2012年3月28-31日
  • [Presentation] ヒト脳毛細血管内皮細胞における密着結合タンパク質claudin-11の発現と局在2012

    • Author(s)
      山川 達也,村田 将,伊藤 克彰,大槻 純男,内田 康雄,立川 正憲, Pierre-Olivier COURAUD,寺崎 哲也
    • Organizer
      日本薬学会第132年会
    • Place of Presentation
      札幌
    • Year and Date
      2012年3月28-31日
  • [Presentation] Quantitative targeted absolute proteomics (QTAP) based reconstruction of drug resistance mechanism at blood-brain barrier in epileptic model2012

    • Author(s)
      Yasuo Uchida, Sumio Ohtsuki, Tetsuya Terasaki
    • Organizer
      Network Medicine Winter Camp of GCOE 2012
    • Place of Presentation
      秋保
    • Year and Date
      2012年2月4-5日
  • [Presentation] Quantitative targeted absolute proteomics of membrane proteins in malignant brain tumor for personalized molecular-targeted chemotherapy2012

    • Author(s)
      Wataru Obuchi, Sumio Ohtsuki, Mitsutoshi Nakada, Yasuo Uchida, Masanori Tachikawa, Jun-ichiro Hamada, Tetsuya Terasaki
    • Organizer
      Network Medicine Winter Camp of GCOE 2012
    • Place of Presentation
      秋保
    • Year and Date
      2012年2月4-5日
  • [Presentation] Quantitative Targeted Absolute Proteomics of Membrane Transporters in the Normal and Disease2011

    • Author(s)
      Terasaki T., Uchida Y., Ohtsuki S
    • Organizer
      The 4th Annual Symposium of SFB35 "Transmembrane Transporters in Health and Disease"(招待講演)
    • Place of Presentation
      Vienna, Austria
    • Year and Date
      2011年9月7-10日
  • [Presentation] Quantitative Targeted Absolute Proteomics (QTAP) of Human Transporters as a New Tool of ADMET Studies2011

    • Author(s)
      Terasaki T., Uchida Y., Ohtsuki S
    • Organizer
      XX Helsinki Drug Research Congress(招待講演)
    • Place of Presentation
      Helsinki, Finland
    • Year and Date
      2011年9月19-21日
  • [Presentation] Prediction of In Vivo Drug Distribution based on the Quantitative Transporter Protein Analysis2011

    • Author(s)
      Terasaki T., Uchida Y., Ohtsuki S
    • Organizer
      BioMedical Transporters 2011(招待講演)
    • Place of Presentation
      Grindelwald, Switzerland
    • Year and Date
      2011年8月7-12日
  • [Presentation] 輸送担体・酵素の測定と薬物動態研究への応用2011

    • Author(s)
      寺崎哲也、内田康雄、立川正憲、大槻純男
    • Organizer
      第15回 薬物動態談話会セミナー(招待講演)
    • Place of Presentation
      大阪
    • Year and Date
      2011年8月25日
  • [Presentation] Reconstruction of Drug Distribution in the Monkey Brain based on the BBB MDR1 Protein Quantification2011

    • Author(s)
      Uchida Y., Wakayama K., Ohtsuki S., Ohe T., Chiba M., Ishii Y., Terasaki T
    • Organizer
      9th Cerebral Vascular Biology, International Meeting(招待講演)
    • Place of Presentation
      Leiden, Netherland
    • Year and Date
      2011年6月21-24日
  • [Presentation] In silico標的プロテオミクスを用いたヒト脳毛細血管に発現するSLCトランスポーターの探索とdocosahexaenoic acid輸送機能解明2011

    • Author(s)
      落合祐介、 相澤三四郎、 大槻純男、 内田康雄、 寺崎哲也
    • Organizer
      日本薬剤学会第26年会
    • Place of Presentation
      東京
    • Year and Date
      2011年5月29-30日
  • [Presentation] 薬物性肝障害マーカー探索のための網羅的なタンパク質発現比較解析2011

    • Author(s)
      武藤賢悟、 大峰健、 佐久間朋寛、 内田康雄、 大槻純男、尾野雅哉、 寺崎 哲也
    • Organizer
      日本薬剤学会第26年会
    • Place of Presentation
      東京
    • Year and Date
      2011年5月29-30日
  • [Presentation] 新規ヒト肝毒性マーカー候補分子の遺伝子・タンパク質定量比較解析2011

    • Author(s)
      瀧澤陽平、 大槻純男、 長塚伸一郎、 加国雅和、立野(向谷)知世、 安達弥永、 内田康雄、 寺崎哲也
    • Organizer
      日本薬剤学会第26年会
    • Place of Presentation
      東京
    • Year and Date
      2011年5月29-30日
  • [Presentation] 質量分析を用いた血中膵臓癌マーカー候補 Hydroxyl修飾 α-Fibirinogenの定量法確立2011

    • Author(s)
      米山敏広、 大峰健、 大槻純男、 内田康雄、 尾野雅哉、寺崎 哲也
    • Organizer
      日本薬剤学会第26年会
    • Place of Presentation
      東京
    • Year and Date
      2011年5月29-30日
  • [Presentation] Transporter Pharmacoproteomics: Protein Quantification for the Drug Discovery and Development2011

    • Author(s)
      Terasaki T., Uchida Y., Ohtsuki S
    • Organizer
      Transporter Symposium(招待講演)
    • Place of Presentation
      Seoul National University, Korea
    • Year and Date
      2011年5月2-3日
  • [Presentation] Pharmacoproteomics: The Impact of New Biomics Strategy on Pharmaceutical Research2011

    • Author(s)
      Terasaki T., Uchida Y., Ohtsuki S
    • Organizer
      The International Congress on Bioinformatics and Biomics(招待講演)
    • Place of Presentation
      Pine Bay Holiday, Kusadasi, Turkey
    • Year and Date
      2011年5月18-22日
  • [Presentation] Quantitative Targeted Absolute Proteomics of the Blood-Brain Barrier Transporters: Its Application for the Prediction of Brain Drug Distribution in Mouse, Monkey, Human at Normal and Diseased State2011

    • Author(s)
      Terasaki T., Uchida Y., Ohtsuki S
    • Organizer
      Special Seminar, The Ege University(招待講演)
    • Place of Presentation
      Izumir, Turkey
    • Year and Date
      2011年5月17日
  • [Presentation] 血液脳関門の定量的標的絶対プロテオミクス:マウスからヒト・正常から病態2011

    • Author(s)
      寺崎哲也、内田康雄、大槻純男
    • Organizer
      第12回日本分子脳神経外科学会、日本脳神経外科学会 第70回学術総会(招待講演)
    • Place of Presentation
      横浜
    • Year and Date
      2011年10月14日
  • [Presentation] IN VITRO-TO-IN VIVO RE-CONSTRUCTION OF BBB DRUG TRANSPORT FUNCTION BASED ON QUANTITATIVE TARGETED ABSOLUTE PROTEOMICS IN A NATURAL MODEL OF EPILEPSY (EL MOUSE)2011

    • Author(s)
      Y Uchida, S Ohtsuki and T Terasaki
    • Organizer
      14th Symposium on Signal Transduction in the Blood Brain Barriers
    • Place of Presentation
      Istanbul, Turkey
    • Year and Date
      20110907-09

URL: 

Published: 2013-07-10  

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