条件的不死化細胞株を用いた脳関門を制御する分子機構の解明

2003 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 14771332
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 堀 里子 東北大学, 大学院・薬学研究科, 助手 (70313145)
• キーワード: 脳関門 / 条件的不死化細胞株 / 共培養系 / 星状膠細胞 / 周皮細胞 / ABCトランスポーター / ABCG2 / Occludin

研究概要

血液脳関門(BBB)機能は脳毛細血管内皮細胞とその周囲を覆う星状膠細胞や周皮細胞によるパラクライン作用によって制御されるがその機構はほとんど不明である。循環血液から脳へのparacellular輸送を制限する密着結合分子(TJ)、transcellular輸送を担う排出輸送担体は脳への薬物透過性を決定する重要なBBB機能分子である。申請者は昨年度の研究成果として、条件的不死化細胞株を用いた共培養BBBモデルを構築し、TJ分子occludinが周皮細胞由来のangiopoietin-1によって誘導されることを示した。本年度は構築した共培養BBBモデルを用い、薬物排出輸送担体ATP binding cassette (ABC)G2に着目し、ABCG2のラットBBBにおける発現と機能、さらには周囲の細胞による制御機構の解明を目的とした。申請者はABCG2のラットホモログ(rABCG2)を脳毛細血管分画からクローニングした。rABCG2遺伝子導入細胞株を構築し、rABCG2が薬物排出輸送活性をもつことを明らかにした。さらに、免疫組織学的解析からrABCG2がラット脳毛細血管の血管側細胞膜に局在していることを示した。以上から、rABCG2はBBBにおいて薬物を血液中に汲み出す輸送担体として働くことが示唆された。脳毛細血管内皮細胞におけるrABCG2輸送活性及びmRNA量は星状膠細胞由来液性因子によって上昇した。一方、周皮細胞由来液性因子によってはいずれも変化しなかった。以上から、BBBにおけるrABCG2機能は星状膠細胞によって維持されていることが示唆された。本研究から、周囲の細胞によるBBB制御機構として、星状膠細胞由来液性因子がABCG2活性を上昇させる経路、周皮細胞由来angiopoietin-1がTie-2を介しoccludin発現を上昇させる経路が同定された。

研究成果

• [文献書誌] T.Kondo: "Establishment of conditionally immortalized rat retinal pericyte cell lines (TR-rPCT) and their application in a co-culture system using retinal capillary endothelial cell lines (TR-iBRB)."Cell Struc.Func.. 28. 145-153 (2003)
• [文献書誌] T.Terasaki: "New approaches to in vitro models of blood-brain barrier drug transport."Drug Discovery Today. 20. 944-954 (2003)
• [文献書誌] 大槻純男: "血液脳関門の薬物透過と排出の分子機構 〜中枢支援防御システム〜"日本薬理学雑誌. 122. 55-64 (2003)
• [文献書誌] 大槻純男: "脳を守る脳関門トランスポーター"未来材料(Review視点-護る). 3. 2-6 (2003)
• [文献書誌] 寺崎哲也: "「特集号:細胞を用いた治療・創薬・DDS研究の最前線(編集、帯刀益夫、寺崎哲也)」条件的不死化脳関門細胞株を用いた脳へのDDS研究の新展開"Drug Delivery System. 18. 118-125 (2003)
• [文献書誌] 寺崎哲也: "血液脳関門輸送系の分子機構と生理的役割"神経免疫学(特集IV:血液脳関門、血液神経関門の基礎と臨床:バリアーの生理と破綻・修復のメカニズムを探る). 11. 227-235 (2003)
• [文献書誌] S.Ohtsuki: "Mouse "reduced in osteosclerosis" transporter (Roct) functions as an organic anion transporter 3 (mOAT3) and is localized at abluminal membrane of blood-brain barrier."J Pharmacol Exp Ther.. (In press). (2004)
• [文献書誌] S.Hori: "A pericyte-derived angiopoietin-1 multimeric complex induces occludin gene expression in brain capillary endothelial cells through Tie-2 activation in vitro."J.Neurochem.. (In press). (2004)
• [文献書誌] K.Hosoya: "New in vitro model of the blood-cerebrospinal fluid barrier for drug transport studies : An immortalized cell line derived from tsA58 SV40 large T antigen gene transgenic rat."Adv.Drug Deliv.Rev.. (Accepted for publication). (2004)