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2015 年度 実績報告書

3次元培養を用いた化学物質による薬物代謝酵素の分解に伴う毒性変動評価

研究課題

研究課題/領域番号 26293029
研究機関広島大学

研究代表者

太田 茂  広島大学, 医歯薬保健学研究院(薬), 教授 (60160503)

研究分担者 佐能 正剛  広島大学, 医歯薬保健学研究院(薬), 助教 (00552267)
古武 弥一郎  広島大学, 医歯薬保健学研究院(薬), 准教授 (20335649)
研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2017-03-31
キーワード3次元培養 / 薬物代謝酵素 / 化学物質 / ユビキチンプロテアソーム / オートファジー / アセトアミノフェン
研究実績の概要

化学物質によるチトクロームP450(CYP)などの薬物代謝酵素タンパクの発現誘導メカニズムは整理されてきたものの、薬物代謝酵素タンパクに分解に与える影響に関しての研究は少ない。誘導・分解に伴う薬物代謝酵素の発現量は、代謝物生成による解毒化、活性化につながることからも本研究は重要な位置づけとなる。薬物代謝酵素の発現・分解を評価するためには、安定した発現維持する細胞培養系が必要となる。そこで、in vivo生体に近い環境を維持することが期待されている3次元細胞培養系に着目した。薬物代謝酵素の発現量が多い肝細胞の3次元培養系においてその培養期間中は、CYP3Aのタンパク発現量は維持していたが、解熱鎮痛剤アセトアミノフェンを肝細胞に曝露したところ、CYP3AのmRNA発現量は増加しなかったが、タンパクや活性は増加することが明らかとなった。これは、アセトアミノフェンの転写活性化ではなく、CYP3Aタンパクの分解プロセスであるユビキチンプロテアソーム系の阻害によることが示唆された。アセトアミノフェンは、高用量摂取によって肝毒性の原因となる毒性代謝物NAPQIがCYPによって生成することが報告されている。アセトアミノフェンによる肝障害には、CYP3Aタンパク分解によるCYP3Aの活性上昇も起因している可能性がある。また、CYP3Aで代謝される医薬品との併用による薬物間相互作用も考えていく必要がある。また、このような化学物質が他にも存在していないか調べていく必要もあるだろう。

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

アセトアミノフェンによるCYP3Aの発現、活性上昇は、CYP3Aタンパクの分解に関わるユビキチンプロテアソーム系の阻害であることを見出すことができた。また、アセトアミノフェン以外にもこのような薬物代謝酵素を分解する化学物質のスクリーニングも行っており、おおむね順調に進展しているものと考えられる。

今後の研究の推進方策

化学物質のCYP3A以外の薬物代謝酵素の分解に与える影響とそのメカニズムの解明や、薬物代謝酵素の分解抑制もしくは促進に伴う毒性発現評価についても行っていく必要がある。また組織の違いによって影響が異なることも想定され、神経細胞の3次元培養系も用いて評価していきたい。さらには、in vivoレベルでの同様な影響がみられるか精査する必要もある。

次年度使用額が生じた理由

当初、肝細胞だけでなく組織の違いによる薬物代謝酵素の発現変動を評価するために、神経細胞での評価も予定していたが、アセトアミノフェンのCYP3Aの分解抑制メカニズム解明と論文投稿に注力したため、使用額に変更を生じた。

次年度使用額の使用計画

次年度では、アセトアミノフェン以外の薬物代謝酵素の分解に影響を与える化学物質の探索、メカニズム解明、および神経細胞での薬物代謝酵素の変動や、in vivo生体での薬物代謝酵素の変動を評価するために必要な経費を充当する。

  • 研究成果

    (4件)

すべて 2016 2015

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件、 オープンアクセス 2件、 謝辞記載あり 2件) 学会発表 (2件)

  • [雑誌論文] Acetaminophen induces accumulation of functional rat CYP3A via polyubiquitination dysfunction2016

    • 著者名/発表者名
      Santoh M, Sanoh S, Takagi M, Ejiri Y, Kotake Y, Ohta S.
    • 雑誌名

      SCIENTIFIC REPORTS

      巻: 6 ページ: 21373

    • DOI

      doi: 10.1038/srep21373.

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Detection of metabolic activation leading to drug-induced phospholipidosis in rat hepatocyte spheroids2016

    • 著者名/発表者名
      Takagi M, Sanoh S, Santoh M, Ejiri Y, Kotake Y, Ohta S
    • 雑誌名

      JOURNAL OF TOXICOLOGICAL SCIENCES

      巻: 41 ページ: 155-164

    • DOI

      doi: 10.2131/jts.41.155.

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [学会発表] アセトアミノフェンが誘発するユビキチンプロテアソーム系阻害を介したラットCYP3A1の蓄積2015

    • 著者名/発表者名
      山頭征岳, 佐能正剛,髙木優志,江尻洋子,古武弥一郎,太田茂
    • 学会等名
      日本薬物動態学会第30回年会
    • 発表場所
      タワーホール船堀
    • 年月日
      2015-11-12 – 2015-11-14
  • [学会発表] ラット肝細胞3次元培養における薬物代謝反応を考慮した薬剤誘発性リン脂質症評価2015

    • 著者名/発表者名
      髙木優志, 佐能正剛;山頭征岳;江尻洋子;太田茂
    • 学会等名
      第42回日本毒性学会学術年会
    • 発表場所
      石川県立音楽堂
    • 年月日
      2015-06-29 – 2015-07-01

URL: 

公開日: 2017-01-06  

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