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マイクロ流体デバイスを用いた腸肝循環を再現可能なin vitro毒性試験法の開発

开发可使用微流体装置再现肠肝循环的体外毒性测试方法

基本信息

批准号：
20J14354
负责人：
鳥羽由希子
金额：
$ 1.34万
依托单位：
Osaka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-24 至 2022-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

ヒト凍結肝細胞を用いた安全性評価試験では、胆汁の有無により薬剤性肝障害の発現確率が異なることが明らかにされてきた。胆汁中へ排泄された薬物の大部分も、胆汁とともに小腸において再吸収され、腸肝循環を形成する。したがって、腸管循環を形成する薬物の効果や毒性は、腸管循環による体内への蓄積量に大きな影響を受ける。つまり、腸肝循環を形成し得る薬物の薬物動態を正確に予測するためには、胆汁および薬物の腸肝循環を再現可能なモデルが必要である。以上のように腸肝循環は薬物の半減期の決定など薬物動態の予測に重要なパラメータであるにも関わらず、腸肝循環を再現可能な評価系は未だ確立されていない。そこで、本研究では、肝細胞や小腸上皮細胞において胆汁や薬剤の吸収および代謝を評価するため、マイクロ流体デバイスとヒトiPS細胞から分化誘導した肝細胞や小腸上皮細胞を用いて腸管循環再現モデルの構築およびその創薬応用に取り組んだ。マルチウェルプレート上で作製したヒトiPS細胞由来肝細胞および腸管上皮細胞を剥離し、マイクロ流体デバイス上への再播種を試みた。しかし、従来の手法により再播種すると、ヒトiPS細胞由来肝細胞および腸管上皮細胞の機能が低下した。そこで、再播種の条件を見直すこととした。ヒトiPS細胞由来肝細胞の継代プロトコルの改良により、再播種後のヒトiPS細胞由来肝細胞の機能は大幅に向上した。特に薬物代謝酵素（CYP3A4）の活性は、48時間培養後のヒト初代培養凍結肝細胞に匹敵する値を示した。以上より、ヒトiPS細胞由来肝細胞をマイクロ流体デバイスへ搭載可能にする技術の開発に成功した。今後は、ヒトiPS細胞由来肝細胞の再播種プロトコルを参考にしてヒトiPS細胞由来腸管上皮細胞の再播種法の検討を実施し、ヒトiPS細胞由来肝細胞および腸管上皮細胞のマイクロ流体デバイスへの搭載を試みる。

The safety evaluation of frozen hepatocytes was conducted in the presence or absence of bile, and the incidence of toxic liver damage varied significantly. Most of the substances excreted in the bile are absorbed by the small intestine and the enterohepatic circulation is formed. Therefore, the effectiveness and toxicity of drugs that form intestinal circulation are greatly affected by their accumulation in the body during intestinal circulation. It is necessary to accurately predict the dynamics of the substance in the formation of the enterohepatic circulation and to reproduce the enterohepatic circulation of the substance in the bile. The determination of the half-life of the enterohepatic circulation and the prediction of the dynamics of the enterohepatic circulation have not been established. In this study, we evaluated the uptake and metabolism of bile products in hepatocytes and small intestinal epithelial cells, and induced differentiation of iPS cells in hepatocytes and small intestinal epithelial cells. iPS cells derived from hepatocytes and intestinal epithelial cells were dissected and re-seeded. The function of iPS cells derived from liver cells and intestinal epithelial cells is reduced. The conditions for re-seeding are as follows: The function of iPS cell-derived hepatocytes improved significantly after re-seeding. The activity of CYP3A4 was comparable to that of primary cultured frozen hepatocytes after 48 hours of culture. The development of iPS cell-derived technologies was successful. In the future, iPS cell-derived hepatocytes and intestinal epithelial cells will be referred to as "iPS cell-derived hepatocytes and intestinal epithelial cells".