胎児毒性予測を目指した母体肝と胎盤間の異物輸送と代謝を模倣する連結培養系の構築

• 研究課題/領域番号: 20K07139
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分47060:医療薬学関連
• 研究機関: 昭和薬科大学
• 研究代表者: 村山 典惠 昭和薬科大学, 薬学部, 講師 (90219949)
• 研究分担者: 山崎 浩史 昭和薬科大学, 薬学部, 教授 (30191274) ; 清水 万紀子 昭和薬科大学, 薬学部, 准教授 (90307075)
• 研究期間 (年度): 2020-04-01 – 2023-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2022年度)
• 配分額: 4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円); 2022年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円); 2021年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円); 2020年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
• キーワード: ヒト幹細胞 / BeWo細胞 / 胎盤透過性 / レナリドマイド / 膜透過 / 胎盤細胞 / 肝細胞 / チトクロムP450 / 共存培養 / 胎盤 / 薬物代謝酵素 / 連結型培養手法 / 毒性評価

研究開始時の研究の概要

創薬や化学物質の毒性評価では、動物実験の規制や種差の点で、ヒト培養細胞系を用いた評価系に期待が持たれている。母体が摂取した脂溶性の高い化学物質は胎盤を通過し、物質交換とともに胎児側に取り込まれ毒性発現の危険性がある。ヒト胎盤には各種薬物代謝酵素が存在しているが、妊娠期間中母体の外来性異物代謝活性の変動と胎盤透過後の体内動態を評価系する計が確立しておらず詳細な検討は行われていない。申請者は母体で代謝された化合物の胎盤透過前後の毒性発現について検討するために、肝臓と胎盤由来細胞を共存させ、胎盤透過率(Papp)から吸収量(ka)を予測し毒性を評価できる汎用性の高い簡易連結型培養手法を確立する。

研究成果の概要

母体からの薬物や外来性遺物は血液胎盤関門で胎児への移行性が調節されているが、一部母体で代謝活性化された化学物質が胎児に与える影響を検討する適切な評価系が構築されていなかった。本研究でヒト胎盤由来BeWo細胞とヒト肝細胞HepaRGの共培養系の構築に着手した。単培養時に認められたBeWo細胞での酵素誘導効果は、母体肝をイメージしてHepaRG細胞を共培養した結果、一部誘導効果の減弱が認められた。さらに、これらの細胞については、各化合物の透過実験を行い算出されたPappから透過量を算出し、誘導効果との相関性について検討を行い胎児への毒性評価系としての有用性を検証することが出来た。

研究成果の学術的意義や社会的意義

Trans wellを用いたヒト肝細胞と胎盤細胞の共培養系が構築出来たことは、母体が摂取した化合物は胎盤にどのような作用を示すのかを検討する上で、有効活用出来ると共に、その他の細胞の共培養による実験系を提案する事となった。また、生体内の関門である血液脳関門での化合物透過性評価に関して、比較検討した範囲では両者の間に相関性が認められたことから、脳関門透過性評価への応用が期待出来る。今後さらにデーター数を揃えることで、化合物の物性値とともに関門透過性で汎用可能な生理学的薬物動態学 (PBPK）モデルを作成し、薬物・外来性異物の毒性発現をin silicoで予測するのに貢献できる。

研究成果

• [雑誌論文] Plasma concentration profiles for hepatotoxic pyrrolizidine alkaloid senkirkine in humans extrapolated from rat data sets using a simplified physiologically based pharmacokinetic model. (2022)
  • 著者名/発表者名: Kamiya, Y., Miura, T., Kato, A., Murayama, N., Shimizu, M., and Yamazaki, H.
  • 雑誌名: Drug Metab Bioanal Lett 巻: 15 号: 1 ページ: 64-69
  • DOI: 10.2174/1872312801666211220110055
  • 査読あり
• [雑誌論文] Cytochrome P450 2J Genes Are Expressed in Dogs, Cats, and Pigs, and Encode Functional Drug-Metabolizing Enzymes (2022)
  • 著者名/発表者名: Uno Yasuhiro、Murayama Norie、Ijiri Moe、Kawaguchi Hiroaki、Yamato Osamu、Shiraishi Mitsuya、Asano Atsushi、Teraoka Hiroki、Mizukawa Hazuki、Nakayama Shouta M.M.、Ikenaka Yoshinori、Ishizuka Mayumi、Yamazaki Hiroshi
  • 雑誌名: Drug Metabolism and Disposition 巻: 50 号: 11 ページ: 1434-1441
  • DOI: 10.1124/dmd.122.000930
  • 査読あり
• [雑誌論文] Low cerebrospinal fluid-to-plasma ratios of orally administered lenalidomide mediated by its low cell membrane permeability in patients with hematologic malignancies (2022)
  • 著者名/発表者名: Daisuke Ogiya, Norie Murayama, Yusuke Kamiya, Rie Saito, Sawako Shiraiwa, Rikio Suzuki, Shinichiro Machida, Kei Tazume, Kiyoshi Ando, Hiroshi Yamazaki
  • 雑誌名: Annals of Hematology 巻: 101 号: 9 ページ: 2013-2019
  • DOI: 10.1007/s00277-022-04893-w
  • 査読あり
• [雑誌論文] Combined Risk Assessment of Food-derived Coumarin with <i>in Silico</i> Approaches (2022)
  • 著者名/発表者名: Yamada, T., Katsutani, N., Maruyama, T., Kawamura, T., Yamazaki, H., Murayama, N., Tong, W., Yamazoe, Y., and Hirose, A.
  • 雑誌名: Food Safety 巻: 10 号: 3 ページ: 73-82
  • DOI: 10.14252/foodsafetyfscj.D-21-00015
  • ISSN: 2187-8404
  • 査読あり
• [雑誌論文] Application of CYP1A2-Template System to Understand Metabolic Processes in the Safety Assessment (2022)
  • 著者名/発表者名: Norie Murayama,Takashi Yamada,Yasushi Yamazoe
  • 雑誌名: Food Safety 巻: 10 号: 4 ページ: 129-139
  • DOI: 10.14252/foodsafetyfscj.D-22-00008
  • ISSN: 2187-8404
  • 査読あり
• [雑誌論文] Liquid chromatography-tandem mass spectrometry analysis of oxidation of 2´-, 3´-, 4´-, and 6-hydroxyflavanones by human cytochrome P450 enzymes. (2021)
  • 著者名/発表者名: Shimada, T., Nagayoshi, H., Murayama, N., Takenaka, S., Katahira, J., Kim, V., Kim, D., Komori, M., Yamazaki, H. ,Guengerich, F. P.
  • 雑誌名: Xenobiotica 巻: 51 号: 2 ページ: 139-154
  • DOI: 10.1080/00498254.2020.1836433
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Genetic variants of aldehyde oxidase (AOX) 1 in cynomolgus and rhesus macaques (2021)
  • 著者名/発表者名: Uno Yasuhiro、Uehara Shotaro、Murayama Norie、Yamazaki Hiroshi
  • 雑誌名: Xenobiotica 巻: 51 号: 4 ページ: 494-499
  • DOI: 10.1080/00498254.2021.1874564
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Metabolic activation and deactivation of dietary-derived coumarin mediated by cytochrome P450 enzymes in rat and human liver preparations (2021)
  • 著者名/発表者名: Murayama, N., Yamazaki, H.
  • 雑誌名: Ｔｈｅ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｔｏｘｉｃｏｌｏｇｉｃａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ 巻: 46 号: 8 ページ: 371-378
  • DOI: 10.2131/jts.46.371
  • NAID: 130008070939
  • ISSN: 0388-1350, 1880-3989
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Refined CYP2E1 Template; system to decipher the ligand-interactions (2021)
  • 著者名/発表者名: Yamazoe, Y., Murayama N., and Yoshinari, K.
  • 雑誌名: Drug Metab Pharmacokinet. 巻: 41 ページ: 1-12
  • DOI: 10.1016/j.dmpk.2021.100413
  • NAID: 210000188781
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Roles of cytochrome P450 2A6 in the oxidation of flavone, 4´-hydroxyflavone, and 4´-, 3´-, and 2´-methoxyflavones by human liver microsomes. (2021)
  • 著者名/発表者名: Nagayoshi, H., Murayama, N., Takenaka, S., Kim, V., Kim, D., Komori, M., Yamazaki, H., Guengerich, F. P., and Shimada, T.
  • 雑誌名: Xenobiotica 巻: 51 号: 9 ページ: 995-1009
  • DOI: 10.1080/00498254.2021.1950866
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Hepatotoxicological potential of P-toluic acid in humanised-liver mice investigated using simplified physiologically based pharmacokinetic models (2021)
  • 著者名/発表者名: Miura Tomonori、Kamiya Yusuke、Uehara Shotaro、Murayama Norie、Shimizu Makiko、Suemizu Hiroshi、Yamazaki Hiroshi
  • 雑誌名: Xenobiotica 巻: － 号: 6 ページ: 1-7
  • DOI: 10.1080/00498254.2021.1908643
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Genetic variants of UDP-glucuronosyltransferases 1A1, 1A6, and 1A9 in cynomolgus and rhesus macaques (2020)
  • 著者名/発表者名: Uno Yasuhiro、Mikami Takahiro、Tsukazaki Yasuko、Nakanishi Yasuharu、Murayama Norie、Ikushiro Shinichi、Tsusaki Hideshi、Yamazaki Hiroshi
  • 雑誌名: Xenobiotica 巻: 51 号: 1 ページ: 115-121
  • DOI: 10.1080/00498254.2020.1810367
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Molecular characterization of functional UDP-glucuronosyltransferases 1A and 2B in common marmosets (2020)
  • 著者名/発表者名: Uno Yasuhiro、Uehara Shotaro、Inoue Takashi、Kawamura Shu、Murayama Norie、Nishikawa Miyu、Ikushiro Shinichi、Sasaki Erika、Yamazaki Hiroshi
  • 雑誌名: Biochemical Pharmacology 巻: 172 ページ: 113748-113748
  • DOI: 10.1016/j.bcp.2019.113748
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Different roles of human cytochrome P450 2C9 and 3A enzymes in diclofenac 4'- and 5-hydroxylations mediated by metabolically inactivated human hepatocytes in previously transplanted chimeric mice. (2020)
  • 著者名/発表者名: .Miura, T., Uehara, S., Shimizu, M., Murayama, N., Utoh, M., Suemizu, H., and Yamazaki, H.
  • 雑誌名: Chem. Res. Toxicol. 巻: 33 号: 2 ページ: 634-639
  • DOI: 10.1021/acs.chemrestox.9b00446
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Preference for O-demethylation reactions in the oxidation of 2 -, 3 -, and 4 -methoxyflavones by human cytochrome P450 enzymes. (2020)
  • 著者名/発表者名: Nagayoshi, H., Murayama, N., Tsujino, M., Takenaka, S., Katahira, J., Kim, V., Kim, D., Komori, M., Yamazaki, H., Guengerich, F. P., and Shimada, T.
  • 雑誌名: Xenobiotica 巻: 50 号: 10 ページ: 1158-1169
  • DOI: 10.1080/00498254.2020.1759157
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] 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 hepatotoxicity. (2020)
  • 著者名/発表者名: .Kamiya, Y., Takaku, H., Yamada, R., Akase, C., Abe, Y., Sekiguchi, Y., Murayama, N., Shimizu, M., Kitajima, M., Shono, F., Funatsu, K., and Yamazaki, H.
  • 雑誌名: Toxicol. Rep. 巻: 149 ページ: 149-154
  • DOI: 10.1016/j.toxrep.2020.01.004
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Metabolic profiles of coumarin in human plasma extrapolated from a rat data set with a simplified physiologically based pharmacokinetic model (2020)
  • 著者名/発表者名: 47.Miura T, Kamiya Y, Hina S, Kobayashi Y, Murayama N, Shimizu M, Yamazaki H.
  • 雑誌名: Ｔｈｅ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｔｏｘｉｃｏｌｏｇｉｃａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ 巻: 45 号: 11 ページ: 695-700
  • DOI: 10.2131/jts.45.695
  • NAID: 130007935150
  • ISSN: 0388-1350, 1880-3989
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] イヌ肝と小腸に発現するチトクロム4503A分子種の同定とそれらの機能解析 (2022)
  • 著者名/発表者名: 村山典恵、野田優太朗、軸屋志織、宇野泰広、山崎浩史現するチトクロム4503A分子種の同定とそれらの機能解析
  • 学会等名: 日本薬学会第142年会
• [学会発表] 物質のヒト体内動態を規定する生理学的薬物動態モデル重要パラメータの予測と消化管吸収性推定の精緻化 (2022)
  • 著者名/発表者名: 神矢 佑輔、佐藤 翼、森國 紗帆、内海 正義、三浦 智徳、村山 典恵、清水 万紀子、半田 健太郎、北島 正人、庄野 文章、山崎 浩史
  • 学会等名: 日本薬学会第142年会
• [学会発表] CYP2C19の代謝キネティクスにおける*23変異アレルの影響とその基質間差の要因 (2021)
  • 著者名/発表者名: 渡辺大智、粟田祐作、秋好健志、関博行、今岡鮎子、村山典恵、山崎浩史、下地みゆき、中村克徳、大谷壽一
  • 学会等名: 医療薬学フォーラム