肝排出輸送体による活性代謝物輸送解析と機械学習メタボロミクスによる生体内基質探索

• 研究課題/領域番号: 21K06688
• 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: 金沢大学
• 研究代表者: 増尾 友佑 金沢大学, 薬学系, 准教授 (90708140)
• 研究期間 (年度): 2021-04-01 – 2024-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2023年度)
• 配分額: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円); 2023年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 2022年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2021年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
• キーワード: 排出輸送体 / トランスポーター / BCRP / MRP3 / 肝細胞 / AAV / 肝膜輸送体 / 薬物動態予測 / アデノ随伴ウイルス / メタボロミクス / 機械学習

研究開始時の研究の概要

肝で生成した活性代謝物は、血液中へ排出輸送された後に全身で薬理作用を示すが、その輸送機構が解明された例は乏しい。本研究では、抗がん薬の活性代謝物について、肝から血液への排出輸送に関わる膜輸送体の役割を解明し、その輸送機能の層別化を可能とする血中バイオマーカー(BM)として、生体内基質を同定する。マウスin vivoノックダウンとPGx解析を併用して、膜輸送体の寄与を解明する。生体内基質探索においては、メタボロミクスに機械学習を導入して、検出力を向上させる。本研究は、活性代謝物の体内動態に寄与する膜輸送体の解明を通じて、有効かつ安全な薬物治療へ貢献できる。

研究成果の概要

輸送体BCRP/ABCG2とMRP3/ABCC3は、それぞれ肝の胆管、血管側細胞膜に発現し、肝から基質を排出する。これらは小腸や腎臓に発現し、肝での機能は不明であった。アデノ随伴ウイルス(AAV)でshRNAを肝に送達させ、肝BcrpまたはMrp3をノックダウンしたマウスを作製した。BcrpのノックダウンでBCRP基質のsulfasalazineの血漿中濃度は上昇し、Mrp3ノックダウンでMRP3の基質のacetaminophenグルクロン酸抱合体の肝から血液への排出が低下した。AAVを用いた肝選択的ノックダウンは、肝における輸送体の機能評価系として有用であることが示された。

研究成果の学術的意義や社会的意義

肝で生成した活性代謝物は、血液中へ排出輸送された後に全身で薬理作用を示すが、その輸送機構が解明された例は乏しい。本研究成果は、AAVを用いて肝での膜輸送体の発現を選択的に制御することで、肝に発現する膜輸送体の機能をin vivoで簡便に評価する実験系を構築でき、今後の普遍的な機能評価に活用できる点で社会的意義がある。

研究成果

• [雑誌論文] L-type amino acid transporter 1 in hypothalamic neurons in mice maintains energy and bone homeostasis. (2023)
  • 著者名/発表者名: Park G, Fukasawa K, Horie T, Masuo Y, Inaba Y, Tatsuno T, Yamada T, Tokumura K, Iwahashi S, Iezaki T, Kaneda K, Kato Y, Ishigaki Y, Mieda M, Tanaka T, Ogawa K, Ochi H, Sato S, Shi YB, Inoue H, Lee H, Hinoi E.
  • 雑誌名: JCI Insight 巻: 8 号: 7
  • DOI: 10.1172/jci.insight.154925
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Adeno-associated virus-mediated knockdown demonstrates the major role of hepatic Bcrp in the overall disposition of the active metabolite of the tyrosine kinase inhibitor regorafenib in mice. (2023)
  • 著者名/発表者名: Al-Shammari AH, Masuo Y, Yoshino S, Yamashita R, Ishimoto T, Fujita K, Kato Y.
  • 雑誌名: Drug Metab Pharmacokinet 巻: 49 ページ: 100483-100483
  • DOI: 10.1016/j.dmpk.2022.100483
  • 査読あり
• [雑誌論文] A physiologically based pharmacokinetic and pharmacodynamic model for disposition of FF-10832. (2022)
  • 著者名/発表者名: Matsumoto T, Masuo Y, Tanaka A, Kimura T, Ioroi T, Yamakawa T, Kitahara H, Kato Y.
  • 雑誌名: Int J Pharm 巻: 627 ページ: 122250-122250
  • DOI: 10.1016/j.ijpharm.2022.122250
  • 査読あり
• [雑誌論文] Discrimination of hand-foot skin reaction caused by tyrosine kinase inhibitors based on direct keratinocyte toxicity and vascular endothelial growth factor receptor-2 inhibition (2022)
  • 著者名/発表者名: Hasan Alshammari A, Masuo Y, Fujita KI, Shimada K, Iida N, Wakayama T, Kato Y
  • 雑誌名: Biochamical Pharmacology 巻: 印刷中 ページ: 114914-114914
  • DOI: 10.1016/j.bcp.2022.114914
  • 査読あり
• [雑誌論文] Chronic liver disease enables gut Enterococcus faecalis colonization to promote liver carcinogenesis (2021)
  • 著者名/発表者名: Iida Noriho、Mizukoshi Eishiro、Yamashita Tatsuya、Yutani Masahiro、Seishima Jun、Wang Ziyu、Arai Kuniaki、Okada Hikari、Yamashita Taro、Sakai Yoshio、Masuo Yusuke、Agustina Rina、Kato Yukio、Fujinaga Yukako、Oshima Masanobu、Honda Masao、Lebreton Fran?ois、Gilmore Michael S.、Kaneko Shuichi
  • 雑誌名: Nature Cancer 巻: 2 号: 10 ページ: 1039-1054
  • DOI: 10.1038/s43018-021-00251-3
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Identification of Food-Derived Isoflavone Sulfates as Inhibition Markers for Intestinal Breast Cancer Resistance Proteins. (2021)
  • 著者名/発表者名: Agustina R, Masuo Y, Kido Y, Shinoda K, Ishimoto T, Kato Y
  • 雑誌名: Drug Metab Dispos 巻: 49 号: 11 ページ: 972-984
  • DOI: 10.1124/dmd.121.000534
  • 査読あり / 国際共著
• [学会発表] アデノ随伴ウイルスを用いた肝選択的遺伝子デリバリーによる排出膜輸送体Mrp3の機能評価 (2024)
  • 著者名/発表者名: 佐竹聖真、増尾友佑、吉野将太郎、加藤将夫
  • 学会等名: 日本薬学会第144年会
• [学会発表] メタボロミクスによるOATP1BとCYP3Aの活性変化を同時に評価できる生体内基質探索 (2023)
  • 著者名/発表者名: 山本貴仁、増尾友佑、加藤将夫
  • 学会等名: 日本薬剤学会第38年会
• [学会発表] Identification of physiological substrates of transporters by structure-selective metabolomics (2023)
  • 著者名/発表者名: Yusuke Masuo
  • 学会等名: 日本薬物動態学会第38回年会／第23回シトクロムP450国際会議国際合同大会
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Investigation of the role of human hepatic Bcrp by using adeno-associated virus mediated gene delivery (2023)
  • 著者名/発表者名: Shotaro Yoshino, Yusuke Masuo, Reiya Yamashita, Ken-ichi Fujita, Yukio Kato
  • 学会等名: 日本薬物動態学会第38回年会／第23回シトクロムP450国際会議国際合同大会
  • 国際学会
• [学会発表] Involvement of BCRP and other efflux transporters in pharmacokinetics of pazopanib in mice (2023)
  • 著者名/発表者名: Ruth Shekina Lumumba, Yusuke Masuo, Shotaro Yoshino, Ken-ichi Fujita, Yukio Kato
  • 学会等名: 日本薬物動態学会第38回年会／第23回シトクロムP450国際会議国際合同大会
  • 国際学会
• [学会発表] AAVによる遺伝子送達を利用した肝BCRPの機能評価とメタボロミクス解析 (2023)
  • 著者名/発表者名: 増尾友佑、吉野将太郎、山下怜矢、藤田健一、加藤将夫
  • 学会等名: 第44回生体膜と薬物の相互作用シンポジウム
• [学会発表] アデノ随伴ウィルスによる肝選択的ノックダウンによる肝BCRPの機能評価 (2022)
  • 著者名/発表者名: 増尾友佑、吉野将太郎、Alshammari Aya、山下怜矢、石本尚大、加藤将夫
  • 学会等名: 日本薬剤学会第37年会
• [学会発表] アンターゲットメタボロミクスによる膜輸送体BCRPバイオマーカーの探索 (2022)
  • 著者名/発表者名: 増尾友佑、Rina Agustina、加藤将夫
  • 学会等名: 第16回メタボロームシンポジウム
• [学会発表] 食餌由来高分子核酸の小腸膜透過と循環血への吸収性の構造特性に基づいた比較 (2022)
  • 著者名/発表者名: 増尾友佑、西澤友希、桐山恵介、藤田美華、須藤慶太、加藤将夫
  • 学会等名: 日本薬物動態学会第37回年会
• [学会発表] 生体内化合物の臓器ハンドリング解明を目指した動静脈アンターゲットメタボロミクス (2022)
  • 著者名/発表者名: 須崎智子、増尾友佑、及川夏月、加藤将夫
  • 学会等名: 日本薬物動態学会第37回年会
• [学会発表] 構造選択的メタボロミクスによる膜輸送体の生体内基質同定 (2022)
  • 著者名/発表者名: 増尾友佑
  • 学会等名: 日本薬学会北陸支部第134回例会
  • 招待講演
• [学会発表] レンバチニブ投与患者血漿検体のメタボロミクス解析による薬効バイオマーカー探索 (2022)
  • 著者名/発表者名: 水戸守智香、増尾友佑、荒井潤、松本奈都美、鈴木康介、吉田仁、藤田健一、加藤将夫
  • 学会等名: 第96回日本薬理学会年会・第43回日本臨床薬理学会学術総会
• [学会発表] アンターゲットメタボロミクスによるBCRPバイオマーカーとしてのイソフラボン硫酸抱合体の同定 (2021)
  • 著者名/発表者名: 増尾友佑、Rina Agustina、笹田京佑、美馬伸治、伊藤匡彦、加藤将夫
  • 学会等名: 日本薬物動態学会第36回年会
• [学会発表] マルチキナーゼ阻害薬pazopanibの消化管吸収と胆汁排泄に及ぼすBCRP/ABCG2の関与 (2021)
  • 著者名/発表者名: 吉野将太郎、増尾友佑、加藤将夫
  • 学会等名: 日本薬物動態学会第36回年会
• [学会発表] ゲムシタビンによる赤血球毒性に及ぼす膜輸送体OCTN1の関与 (2021)
  • 著者名/発表者名: 増尾友佑、田中杏奈、加藤将夫
  • 学会等名: 日本薬剤学会第36年会
• [学会発表] Isoflavone Sulfates Conjugates as Potential Physiological Substrates of BCRP for Estimation of in vivo Inhibition. (2021)
  • 著者名/発表者名: Rina Agustina, Yusuke Masuo, Kyosuke Shinoda, Shinji Mima, Masahiko Ito, Yukio Kato
  • 学会等名: EB (Experimental Biology)
  • 国際学会
• [備考] researchmap
  • URL: https://researchmap.jp/ymasuo
• [備考] 金沢大学研究者情報
  • URL: https://ridb.kanazawa-u.ac.jp/public/detail.php?id=4207
• [備考] 金沢大学医薬保健研究域薬学系 分子薬物治療学研究室ホームページ
  • URL: https://bunyaku.w3.kanazawa-u.ac.jp/