平成２６年年１１月７日キーワード：キ毒性・医薬薬品安全性学学、ヒトの薬物動態・代謝謝予測系、個別医療、分子生物学特異な肝細胞のの安定供供給が可能に！薬物代代謝能・・薬物応応答能のの個人差差を反映映したヒト iPS 細胞胞由来肝肝細胞パパネルのの作製にに成功＜本研究成＜成果のポインント＞ ■ 薬物代謝謝能・薬物応応答能の個人人差を反映したヒト iPS 細胞由来肝細細細胞パネルのの作製、およよびヒト肝細細胞におけるる薬物代謝能能・薬物応答能の個人差を予測するたための基盤技技術の開発にに成功 ■ CYP2D6 活活性の有無にによる肝毒性性の出現をヒヒト iPS 細胞胞由来肝細胞を用いて再現現 ■ 医薬品開開発研究におおける新規肝肝毒性評価系としての活用用が期待できき、安全な医医薬品開発にに貢献概要大阪大学大大学院薬学研研究科教授のの水口裕之（（医薬基盤研研究所招へいプロジェクトリーダー併任）らの研研究グループは究は、ヒト肝細細胞における薬物代謝能能・薬物応答能の個人差を反映したヒ胞ヒト iPS 細胞由来肝細胞パネルの作製パ製、およびヒヒト iPS 細胞胞由来肝細胞胞を用いてヒヒト肝細胞ににおける薬物物代謝能・薬物応答能の個個人差を予測す人するための基基盤技術の開開発に成功しました。ヒト iPS 細細胞由来肝細細胞は個々人人の個性に応応じた薬物治治療や毒性評評価への応用用が期待されていますが、、実際にヒト実 iPS 細胞由来来肝細胞が薬薬物代謝能・・薬物応答能能の個人差をを反映していいるかどうかを検証した報報告はありませ告せんでした。今回の研究究成果によって、ヒト iP PS 細胞由来来肝細胞が元元の肝細胞における薬物代代謝能・薬物応謝応答能の個人人差を反映していることを明らかにしました。今後、ヒトト iPS 細胞由由来肝細胞をを用いた、個個人差を反映映したきめのの細かい毒性性評価や薬効評価系への応応用が期待され用れます。研究の背背景肝臓は薬物物の代謝を行行う主要な臓臓器であり、薬物の肝毒性は患者肝者の生命・健健康に甚大なな被害を及ぼぼすだけでなく、薬物で物の開発中止止や市場撤退退に繋がりまます。肝臓において発臓発現する薬物物代謝酵素のの活性、およよび薬物による肝毒性に性の有無（程程度）には極極めて大きなな個人差があります。がそのため、薬物によりり肝毒性が引引き起こされるリスクさクを創薬段階階で正確に予予測することとは極めて難しいことてとが知られてています。現現行の医薬品品開発では、肝毒性をはを予測するたために、肝細細胞の株化細細胞、ヒト初初代培養肝細胞、マウス、ラットなどの初代培養養細胞やモデル細ルが使用されれていますがが、いずれのの場合もヒト肝細胞の薬物代謝酵素の活性の個人差を十分に反映していま反ません。肝毒毒性を生じなない安全な医医薬品を効率率良く開発するためには、ヒト肝細胞における薬薬物代謝酵素の物の個人差を反反映した新規規薬物評価系の構築が必要要です。自己複製能能と多分化能能を有するヒト iPS 細胞胞はあらゆる個人から作製可能であるるため、ヒト iPS 細胞由来肝細胞は様来様々な薬物代代謝酵素の発発現パターンを有する個人人から作製可可能です。ヒヒト iPS 細胞由来肝細胞胞は元の個人のはの肝細胞と同同一のゲノムム情報を有すするため、元元の個人の肝細胞の薬物代謝能や薬物応答能を反反映しているの映のではないかかと考えられれます。しかしながら、実実際にヒト iPS 細胞由来来肝細胞が肝肝細胞におけける薬物代謝能・薬物応答能能を反映しているかどうか確かめた例はありませんんでした。このような背背景のもと、、今回 12 ドナーのヒト初初代培養肝細胞からヒト iPPS 細胞を樹立し、そこか細細胞を作製しました。そしらヒト iPS 細胞由来肝細肝て、全く同じ遺伝的背景を有したヒト初代培養肝来肝細胞の間間で薬物代謝謝細胞とヒト iPS 細胞由来能・薬物応答能に相関が見見られるかどうか確認しました（図１））。その結果果、ヒト初代培養肝細胞における薬物代謝能と薬物応応答能の個人差が、ヒト iPS 細胞由来来肝細胞においても同様に認められるることが明ららかとなりまました。すななわち、薬物代謝酵素の活活性の高いヒト性ト初代培養肝肝細胞から作作製されたヒト iPS 細胞胞由来肝細胞胞は高い薬物物代謝酵素活性を有しており、薬物代謝り謝酵素の活性性の低いヒト初代培養肝細胞から作製製されたヒト iPS 細胞胞由来肝細胞は低い薬物代代謝酵素活性を謝を有していまました。したがって、ヒト iPS 細胞胞由来肝細胞胞における薬薬物代謝能を測定することにより、元のにの個人の肝細細胞における薬物代謝能能を予測できると示唆されれます。同様に、薬薬物に対するるヒト iPS 細胞由来肝細細細胞の応答をを調べることにより、元元の個人の肝細胞における薬物応答も予薬予測できるとと考えられます。さらに、薬物代謝酵素素 CYP2D6 の活性がほぼのぼ消失する一塩基多型（SNNP）を有する個人を人のヒト初代代培養肝細胞胞からヒト iPPS 細胞を介介してヒト iP PS 細胞由来来肝細胞を作製し、このヒト iPS 細胞由由来肝細胞をを用いて元の個人における CYP2D6 の活性の消失の失が再現でききるかどうか検討しました（図２）。CYPP2D6 活性がほほぼ消失するる SNP を有すする個人のヒヒト初代培養養肝細胞から作製したヒト iPS 細胞由来肝細胞は当来当該 SNP を保保持しており、ほとんど CYP2D6 活性性を有していいませんでした。また、C CYP2D6 により解毒代謝され解れることが知知られる desipramine や perhexilin ne の細胞毒性性が、CYP2D66 活性がほぼぼ消失する SNNP を有するヒトをト初代培養肝肝細胞、ヒト iPS 細胞由来肝細胞でのみ検出されれました（図図３）。この結果よより、ヒト iPPS 細胞由来肝肝細胞は個々々人が有するる薬物代謝酵酵素におけるる SNP 情報（遺伝的背景））を反映した薬を薬物代謝能・薬物応答能能を示すことが示唆されました。即ちち、iPS 細胞胞技術を利用用することでで、これまで安定こ定供給が困難難であった特特異な薬物代代謝酵素活性性を有した肝細胞の安定供給が可能となり、今後後のよりきめののの細かい毒性性評価系へのの応用に新たな道が開けたと言えますす。 120 desiprramine CYP2 2D6 による代謝代謝産産物 100 細胞⽣存率肝毒性性ありヒト初代代培養肝細胞(C CYP2D6活性正正常) 80 分化化誘導肝細胞((CYP2D6活性正常) 60 40 分化化誘導肝細胞((CYP2D6活性無無) 20 肝毒性性なし # WSTアアッセイにより計計測 # 溶媒ののみを100 ヒトト初代培養肝細細胞(CYP2D6活活性無) 0 0 0 0.5 2 5 50 4 (μM)6 desipram mine 濃度図３．C CYP2D6で解解毒代謝されれるdesipram mineは、CY YP2D6活性がが消失した個個人由来のヒト初代代培養肝細胞胞や分化誘導導肝細胞ではは高い毒性をを示すが、C CYP2D6活性性が正常値のの個人由由来のヒト初代代培養肝細胞胞や分化誘導導肝細胞でははあまり細胞胞毒性を示ささない本研究成成果が社会会に与える影影響（本研研究成果の意意義）ヒト iPS 細細胞由来肝細細胞は創薬研研究におけるる薬物の毒性性スクリーニニングを実施施するためのツールとしてて期待されてい期いるだけでななく、従来のの評価系ではは予測困難だだった有害事象を予知できる新規評価系への利用用も期待されてもています。本研究成果果により、ヒヒト iPS 細胞胞由来肝細胞胞を用いてヒヒト肝細胞のの薬物代謝能能・薬物応答能の個人差を予測できるこ予ことが示されれ、様々な薬薬物代謝酵素活性を示すヒト iPS 細胞由来肝細細細胞パネルの作製のためのの基礎が構築で基できたと言ええます。また、ヒト iPS 細胞由来肝肝細胞を用いいた個別化医医療が実現できる可能性を証明する極め証めて意義深いい成果であると考えられます。今後は、よより多様な薬薬物代謝酵素素活性を有する集団や種々の SNP を有する集団か PS 細胞由来肝肝からヒト iP 細胞を作製す細することによより、より実実用性の高いヒト iPS 細胞胞由来肝細胞胞パネルの構構築を目指しします。特記事項項本研究成果果は、主に以以下の事業によって得られました。・厚生労働働科学研究費費補助金再生医療実用再開始）化研究事業（H25 年度開・文部科学学省特別経費費『創薬プロセスの架け橋となる iP PS 細胞基盤技技術構築プロロジェクト』・（独）科学学技術振興機機構再生医医療実現拠点点ネットワーークプログララム技術開開発個別課題研究成果は Proceedings P of the Natiional Academy of Scienc ces of the UUnited State es of Americca また、本研に 11 月 100 日（月）155 時（米国東東部時間）にに掲載されるる予定です。＜論文名＞＞ Takayamaa K., Morissaki Y., Ku uno S., Nag amoto Y., Harada H K., Furukawa NN., Ohtaka M.,Nishimurra K., Imaggawa K., Saakurai F., Tachibana MM., Sumazak ki R., Nogu uchi E., Naakanishi M., Hirata K.., Kawabataa K., Mizugguchi H. Prediction of inteer-individua al differennces in hepa atic functions and druug sensitiv vity by usinng es. human iPPS-derived hepatocyte 本件に関関する問いい合わせ先大阪大学学大学院薬学学研究科分子子生物学分野野教授（独立行行政法人医薬薬基盤研究所所肝細胞分化化誘導プロジジェクト招へへいプロジェェクトリーダダー）水口裕之之 TEL: 066-6879-81855 FAX: 06-6879-8186 E-mail: Mobile: 08 80-4244-353 30 [email protected] a-u.ac.jp 出張のため、連絡が取れれにくくなりますので、メールでお願いいたします。）（11 月 110-13 日は出