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複合型肝臓ヒト化マウスを活用した薬物性肝障害の発症機序解明および予測評価系の構築

研究課題

研究課題/領域番号 23K05621
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42040:実験動物学関連
研究機関公益財団法人実験動物中央研究所

研究代表者

上原 正太郎  公益財団法人実験動物中央研究所, 実験動物応用研究部, 室長代理 (10733123)

研究期間 (年度) 2023-04-01 – 2026-03-31
研究課題ステータス 交付 (2023年度)
配分額 *注記
4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
2025年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2024年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
2023年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
キーワード肝臓ヒト化マウス / 薬物代謝 / シトクロムP450酸化還元酵素 / カルボキシルエステラーゼ / ヒト肝キメラマウス / チトクロムP450
研究開始時の研究の概要

本研究では、極めて高度なヒト型肝薬物代謝能を有する新しい肝臓ヒト化マウスを基盤に、"ヒト型薬物性肝障害モデル”を開発し、ヒト特異的な肝毒性発現機序を解明するとともにその発症予測評価系を構築する。我々が開発した肝臓ヒト化マウスに、1)遺伝子改良によってマウス肝細胞由来の主要な薬物代謝酵素によるノイズ的影響を排除し、2)その新規ヒト化マウスを基盤に作製した薬物性肝障害モデルを利用して医薬品の代謝的活性化に基づく毒性学的評価を実施する。質量分析イメージングによる代謝物の分布可視化とオミクス解析を組み合わせたアプローチにより肝毒性発現機序を解明し、臨床予測性の高い毒性バイオマーカーを探索する。

研究実績の概要

ヒトにおける化学物質曝露による肝毒性を精度よく検出できるin vivo評価系の確立を目指して、マウス薬物代謝酵素の異物代謝への干渉が最小限に抑えられた肝臓ヒト化マウスの作製を実施している。シトクロムP450酸化還元酵素(Por)欠損マウスは、肝臓ヒト化マウスの肝臓に残存するマウス肝細胞の影響を低減するために作製された。これまでに樹立した動物ではCyp3a11プロモーター下でFlippase遺伝子を挿入していたが、肝組織のPor欠損肝細胞の割合は個体によって多少ばらつきが認められた。そこで、より確実にかつ安定して肝組織のPorを欠損させるために、アルブミンプロモーター下にFlippase遺伝子を挿入した動物を作製した。現在、肝組織のPor発現分布や肝薬物代謝能の評価を進めている。また肝臓ヒト化マウスの肝外組織のマウス薬物代謝酵素は異物代謝に影響を及ぼしている。げっ歯類特有の血漿Ces1c酵素は肝臓で作られるが、肝臓ヒト化マウスの血漿にも存在している。肝臓ヒト化マウスの肝臓以外の組織の薬物代謝能をよりヒトに近づけるため、Ces1c遺伝子のエキソン5を含む領域を欠損したマウスを作製した。本マウスはウェスタンブロット解析により血漿のCes1cタンパク質が欠損していること、さらに血漿のオセルタミビル加水分解酵素活性が著しく低下していることを確認した。現在、Ces1c欠損肝臓ヒト化マウスの特性解析を進めている。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

改良型シトクロムP450酸化還元酵素欠損(Por cKO)マウスおよびげっ歯類特有の血漿Ces1c酵素欠損マウスを作製した。マウス血漿Ces1c欠損マウスは期待されている表現型が得られていることを確認した。現在、改良型Por cKOマウスの特性解析を進めている。

今後の研究の推進方策

改良型シトクロムP450酸化還元酵素欠損(Por cKO)マウスおよびげっ歯類特有の血漿Ces1c酵素欠損マウスを基盤として肝臓ヒト化マウスを作製し、化学物質投与後の未変化体と代謝物の体内動態や毒性の評価を進める。肝臓ヒト化マウス由来の肝細胞を用いたin vitro薬物動態・肝毒性評価系も活用しながら、新しい肝臓ヒト化マウスがより精度よくヒトにおける化学物質の体内動態および毒性を予測するための優れた実験動物であるかどうか検証していく。

報告書

(1件)
  • 2023 実施状況報告書
  • 研究成果

    (13件)

すべて 2024 2023

すべて 雑誌論文 (8件) (うち国際共著 1件、 査読あり 8件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (5件) (うち国際学会 3件、 招待講演 2件)

  • [雑誌論文] Comprehensive gene profiling of the metabolic landscape of humanized livers in mice.2024

    • 著者名/発表者名
      Jiang C, Li P, Ma Y, Yoneda N, Kawai K, Uehara S, Ohnishi Y, Suemizu H, Cao H.
    • 雑誌名

      J Hepatol.

      巻: 80 号: 4 ページ: 622-633

    • DOI

      10.1016/j.jhep.2023.11.020

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] HepaSH cells: Experimental human hepatocytes with lesser inter-individual variation and more sustainable availability than primary human hepatocytes2023

    • 著者名/発表者名
      Uehara Shotaro、Higuchi Yuichiro、Yoneda Nao、Ito Ryoji、Takahashi Takeshi、Murayama Norie、Yamazaki Hiroshi、Murai Kazuhiro、Hikita Hayato、Takehara Tetsuo、Suemizu Hiroshi
    • 雑誌名

      Biochemical and Biophysical Research Communications

      巻: 663 ページ: 132-141

    • DOI

      10.1016/j.bbrc.2023.04.054

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] The Unique Human N10-Glucuronidated Metabolite Formation from Olanzapine in Chimeric NOG-TKm30 Mice with Humanized Livers.2023

    • 著者名/発表者名
      Uehara S, Higuchi Y, Yoneda N, Kato H, Yamazaki H, Suemizu H.
    • 雑誌名

      Drug Metab Dispos.

      巻: 51 号: 4 ページ: 480-491

    • DOI

      10.1124/dmd.122.001102

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Drug transporter expression and activity in cryopreserved human hepatocytes isolated from chimeric TK-NOG mice with humanized livers.2023

    • 著者名/発表者名
      Zerdoug A, Le Vee M, Uehara S, Jamin A, Higuchi Y, Yoneda N, Lopez B, Chesne C, Suemizu H, Fardel O.
    • 雑誌名

      Toxicol In Vitro.

      巻: 6 ページ: 105592-105592

    • DOI

      10.1016/j.tiv.2023.105592

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Chronic Toxoplasma infection affects gene expression of drug-metabolizing enzymes in mouse liver.2023

    • 著者名/発表者名
      Uno Y, Uehara S, Ushirozako G, Masatani T, Yamazaki H.
    • 雑誌名

      Xenobiotica

      巻: 53 号: 10-11 ページ: 581-586

    • DOI

      10.1080/00498254.2023.2286597

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] SGX523 causes renal toxicity through aldehyde oxidase-mediated less-soluble metabolite formation in chimeric mice with humanized livers.2023

    • 著者名/発表者名
      Uehara S, Yasuda M, Higuchi Y, Yoneda N, Kawai K, Suzuki M, Yamazaki H, Suemizu H.
    • 雑誌名

      Toxicol Lett.

      巻: 388 ページ: 48-55

    • DOI

      10.1016/j.toxlet.2023.10.003

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Cytochrome P450 1A2 and 2C enzymes autoinduced by omeprazole in dog hepatocytes and human HepaRG and HepaSH cells are involved in omeprazole 5-hydroxylation and sulfoxidation.2023

    • 著者名/発表者名
      Uno Y, Uehara S, Ushirozako G, Murayama N, Suemizu H, Yamazaki H.
    • 雑誌名

      Xenobiotica

      巻: 53 号: 6-7 ページ: 465-473

    • DOI

      10.1080/00498254.2023.2266840

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Empirical scaling factor for predicting human pharmacokinetic profiles of disproportionate metabolites using the Css-MRTpo method and chimeric mice with humanised livers.2023

    • 著者名/発表者名
      Kamimura H, Uehara S, Yoneda N, Suemizu H.
    • 雑誌名

      Xenobiotica

      巻: 53 号: 1 ページ: 523-535

    • DOI

      10.1124/dmd.123.001481

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] ヒト化肝臓マウス由来肝細胞(Hu-liver cells)を用いた薬物誘導性肝毒性の検出2023

    • 著者名/発表者名
      上原正太郎、樋口裕一郎、米田直央、山崎浩史、末水洋志
    • 学会等名
      第30回HAB研究機構学術年会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] SGX523はヒト肝キメラマウスにおいてアルデヒド酸化酵素による難溶性代謝物形成を介して腎毒性を引き起こす2023

    • 著者名/発表者名
      上原正太郎、保田昌彦、樋口裕一郎、米田直央、川井健司、山崎浩史、末水洋志
    • 学会等名
      第50回日本毒性学会学術年会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] ヒト肝キメラマウスによるSGX523の代謝と腎毒性2023

    • 著者名/発表者名
      上原正太郎、保田昌彦、樋口裕一郎、米田直央、川井健司、山崎浩史、末水洋志
    • 学会等名
      The 23rd International Conference on Cytochrome P450 (ICCP450) and the 38th Annual Meeting of the Japanese Society for the Study of Xenobiotics (JSSX)
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Development of advanced liver humanized mouse model2023

    • 著者名/発表者名
      Shotaro Uehara
    • 学会等名
      The 9th Asian Federation of Laboratory Animal Science Associations Congress 2023
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Metabolism and renal toxicity of SGX523 in chimeric mice with humanized liver2023

    • 著者名/発表者名
      Shotaro Uehara
    • 学会等名
      The 23rd International Conference on Cytochrome P450 (ICCP450) and the 38th Annual Meeting of the Japanese Society for the Study of Xenobiotics (JSSX)
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演

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公開日: 2023-04-13   更新日: 2024-12-25  

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