2021 Fiscal Year Annual Research Report
Construction of risk evaluation system for environmental chemicals based on the variability of xenobiotic response elements
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19H04295
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| Research Institution | Yokohama College of Pharmacy |
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Principal Investigator |
埴岡 伸光 横浜薬科大学, 薬学部, 教授 (70228518)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
神野 透人 名城大学, 薬学部, 教授 (10179096)
須野 学 和歌山県立医科大学, 薬学部, 教授 (20621189)
香川 聡子 横浜薬科大学, 薬学部, 教授 (40188313)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 生活環境化学物質 / リスク評価システム / 異物応答因子 / 異物代謝酵素 / ファビピラビル |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、化学物質の安全性・毒性をこれまでの概念にとらわれずに、異物応答因子（異物代謝酵素およびその転写制御因子）に着目して、実験動物の情報をヒトに直接外挿できる革新的な評価システムを構築することを目的とする。本年度は、ヒトおよび実験動物（サル、イヌ、ラット、マウス）におけるファビピラビルの酸化的代謝を肝臓の組織画分を用いて検討した。
ファビピラビルは、RNAウイルスのRNA依存性RNAポリメラーゼを選択的に阻害する抗インフルエンザ薬である。最近では、新型コロナウイルス（COVID-19）に対しても活性を有する可能性が示唆されている。一方で、ファビピラビルは動物実験において初期胚の致死および催奇形性が確認されており、血中尿酸増加、下痢、好中球数減少およびASTやALTの増加などの副作用が発現することがある。
本課題では、雌雄のヒト、サル、イヌ、ラットおよびマウスの肝組織画分（サイトゾール）におけるアルデヒドオキシダーゼによるファビピラビルの解毒的主代謝物のM1への酸化的活性を測定し、速度論的解析を行った。ファビピラビルからM1生成は、いずれの動物種においてもMichaelis-Mentenモデルに従う速度論的プロファイルを示した。in vitroクリアランス（CLint）値は、オス、メスともにサル＞ヒト＞マウス＞ラットであり、雄では120倍、雌では96倍の種差が認められた。CLint値の性差は、ヒトとマウスでは雄＞雌、サルとラットでは雌＞雄であり、なかでもマウスが顕著であった（4.3倍）。
これらの結果は、ファビピラビルの肝代謝におけるアルデヒドオキシダーゼの役割が種や性別によって大きく異なることを示唆するものであり、新規あるいは変異ウイルスに対するファビピラビルの抗ウイルス活性および副作用発現を評価する重要な情報となるものと思われる。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
本年度は、生活環境中の化学物質のモデルとして、抗インフルエンザ薬のファビピラビルに着目した。異物応答因子の酵素源として、雌雄のヒト、サル、イヌ、ラットおよびマウスの肝組織画分（サイトゾール）を用いた。哺乳動物の肝臓のサイトゾール画分には、ファビピラビルの解毒的主代謝反応に関わるアルデヒドオキシダーゼが局在すること、また異物代謝酵素には分子的および機能的多様性があることに基づいている。本研究において、ファビピラビルのアルデヒドオキシダーゼによる酸化的代謝には種差および性差が存在することが明らかとなり、抗ウイルス薬の適性使用のためには、異物に対する酸化酵素などの異物応答因子の特性を考慮して行わなければならないことを実証した。
当初の計画では、昨年度および本年度の成果に基づいて、カルボキシエステラーゼ（CES）、シトクロムP450（CYP）およびUDP-グルクロン酸転移酵素（UGT）のヒトおよび実験動物（ヒト、イヌ、サル、ラット、マウス）のタンパク質発現および特性を分子種レベルで解析する計画であった。しかし、新型コロナ感染症の拡大により、異物代謝酵素のタンパク質発現を定量するための抗体および化学物質の代謝プロファイルを解析するための代謝物標品を製造しているメーカーからの試薬の遅延あるいは停止に伴い研究遂行に遅れが発生している。遅延している研究課題に使用する試薬が納品され次第、それぞれの課題について実験を再開する。
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| Strategy for Future Research Activity |
昨年度および本年度の結果を踏まえて以下の研究課題を推進する。
（１）ヒトおよび実験動物の異物応答因子のタンパク質発現解析：ヒト、サル、イヌ、ラットおよびマウスの肝臓、小腸および肺のミクロゾームあるいはサイトゾールにおける異物代謝酵素および転写制御因子のタンパク質発現レベルをウェスタンブロット法により定量解析する。
（２）異物代謝酵素の機能の種差および個人差の解析：ヒト、サル、イヌ、ラットおよびマウスの肝臓、小腸、および肺のミクロゾームにおける異物代謝酵素のそれぞれの分子種の代表的基質に対する活性を測定し、速度論的プロファイルからクリアランス値を算出する。
（３）ビスフェノール化合物のグルクロン酸抱合反応の種差：ビスフェノールA（BPA）は、内分泌かく乱を惹起する可能性が示唆されている。そのため、BPAより毒性が低いビスフェノールF（BPF）やビスフェノールS（BPS）が合成され、BPAの代替物質として産業界で広く使用されるようになってきた。しかし、これら化学物質の生体影響は十分に解明されていない。ビスフェノール化合物の毒性の構造活性相関を解明するための一環として、BPAおよびBPFの解毒的代謝反応のグルクロン酸抱合反応の種差（ヒト、サル、イヌ、ラット、マウス）を肝臓および小腸のミクロゾーム画分を用いてin vitro系で検討する。
（４）ヒトの肝臓および小腸におけるフラボン類の位置選択的グルクロン酸抱合：フラボン類は、生体に対して抗菌、抗アレルギー抗炎症および抗酸化活性などを示すことが知られている。フラボン類の生理作用と生体内代謝の関連性を解明するために、アピゲニン、アカセチンおよびゲンクワニンのC5、C7およびC4'位に対するグルクロン酸抱合反応の位置選択性をヒトの肝臓および小腸のミクロゾーム画分を用いてin vitro系で検討する。
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