情報提供
報道関係者 各位
鳥 取 大 学 医 学 部
令和３年７月２７日

ヒト化マウスを用いたヒト吸収予測に成功～医薬品の創薬・開発研究への応用に期待～
日頃より、鳥取大学医学部の教育・研究活動へのご理解・ご協力をいただき、誠にありがとうございます。
このたび、本学教員を含む研究グループが、鳥取大学発の独自技術を応用したヒト化マウスを用いて、薬のヒト経口吸収予測に成功しましたのでお知らせします。
つきましては、取材についてご理解とご協力を賜りますようよろしくお願い申し上げます。
【概 要】
P 糖タンパク質 (P-gp) は最も研究されている薬物排出トランスポーターの一つであり、その幅広い基質認識性から多くの薬の経口吸収を調節しています。培養細胞などを用いた in vitroでの薬物吸収評価系は、生体環境との類似性の低さゆえに高精度な薬物吸収評価は不可能でした。このたび、本学部の香月 康宏准教授および中外製薬株式会社の研究者らのグループ（※）が染色体工学技術を用いて開発された P-gp ヒト化マウスを用いて、ヒトの薬物吸収予測に成功いたしました。
これにより、医薬品の創製・開発研究などへの応用が期待されます。
（※）中外製薬株式会社、Trans Chromosomics、明治薬科大学の研究者を含む研究グループ
つきましては、下記のとおり、記者説明会を開催しますので、是非とも取材いただきますようよろしくお願いいたします。
記【記者説明会】◆日 時：令和３年８月２日（月）１１時００分～◆場 所：鳥取大学医学部附属病院 会議室４（第二中央診療棟２階）◆出席者：鳥取大学医学部生命科学科細胞ゲノム機能学分野
鳥取大学染色体工学研究センター 准教授 香月 康宏※ ご出席を希望される際は、事前に別添「誓約書」の内容をご確認いただき、当日は誓約書をご記入・ご持参の上、ご来院いただきますようお願い致します。
（誓約書内容に☑できない事項がある方、山陰両県外に居住の方は事前に別途ご連絡ください。）

【共同研究グループ】
研究主体

研究責任者
鳥取大学医学部 生命科学科
分子細胞生物学講座 細胞ゲノム機能学分野
准教授 香月 康宏
中外製薬株式会社
医科学薬理部 ファーマコメトリクス 2G
三宅 泰司
明治薬科大学
薬剤学研究室教授 小林 カオル
株式会社 Trans Chromosomics
研究開発部
嵩原 昇子

【取材お問い合わせ先】
鳥取大学米子地区事務部総務課広報係
TEL：0859-38-7037
FAX：0859-38-7029
E-mail：me-kouhou@adm.tottori-u.ac.jp
明治薬科大学総務部広報課
高橋 靖拡
TEL：042-495-8615
E-mail：koho@my-pharm.ac.jp

中外製薬広報 IR 部
メディアリレーションズグループ
TEL：090-8000-7893
E-mail：pr@chugai-pharm.co.jp
株式会社 Trans Chromosomics 研究開発部
嵩原 昇子
TEL：0859-30-3494
E-mail：stakehara@trans-chromo.com

別紙

ヒト化マウスを⽤いたヒト吸収予測に成功
ポイント【既に知られていること】
・⽇⽶欧の規制当局は、医薬品開発中に新規医薬品候補化合物の薬物間相互作⽤ (DDI)リスクを評価することを推奨しています。
・P 糖タンパク質 (P-gp)を介した DDI や⾮線形吸収を正確かつ定量的に予測することは⾮常に困難です。
【新たにわかったこと】
・hMDR1-MAC マウスと P-gp ノックアウトマウスの AUC を使⽤して、P-gp を介した DDIを定量的に予測できます。
・hMDR1-MAC マウスと⽣理学的薬物動態 (PBPK)モデリングを使⽤して、P-gp を介した⾮線形吸収を定量的に予測できる可能性があります。
【臨床的な意義】
・得られた研究結果から、創薬においてより理想的な薬物動態プロファイルを有する化合物選択が可能となります。
・臨床においてより適正な P-gp 介在性の DDI マネジメントができる可能性があります。

概要
⿃取⼤学医学部⽣命科学科／染⾊体⼯学研究センター ⾹⽉康宏准教授、中外製薬株式会社、株式会社 Trans Chromosomics、明治薬科⼤学 ⼩林カオル教授は⿃取⼤学発の独⾃の染⾊体導⼊技術を⽤いて開発されたヒト化マウスを⽤いて、ヒトの薬物動態予測（吸収）に成功いたしました。本研究成果は「British Journal of Pharmacology」2021 年 7 ⽉ 8 ⽇(オンライン版)に掲載されました。本研究成果によって医薬品の創製・開発研究などへの応⽤が期待されます。

背景
薬の経⼝投与は便利で最もよく使われている投与⽅法です。経⼝投与された薬は、胃で溶けたのちに⼩腸へ達し、そこで薬が吸収されて肝臓に運ばれ、全⾝に⾏き渡ります。しかしながら、薬はすべて⼩腸で吸収されるわけではありません。外来異物の体内への侵⼊を阻⽌するためのバリヤーが⼩腸にはいくつか存在します。その代表的なタンパク質が P 糖タンパク質 (P-gp)です。P-gp は、最も広く研究されている ABC スーパーファミリー薬物輸送（トランスポーター）タンパク質の 1 つであり、⼩腸をはじめ肝臓、脳、腎臓などのさまざまな正常臓器に広く発現しています。さらに、P-gp は上市されている多くの薬を基質として認識し、その吸収を制限しています。
⼀⽅、近年の化学創薬のトレンドである beyond the rule of 5 (bRo5)と呼ばれる環状ペプチドをはじめとする中分⼦はその膜透過性の低さから消化管吸収過程において P-gp の影響を⼤きく受けやすいことが知られています。したがって、ヒト P-gp を介した消化管吸収や薬物間相互作⽤ (DDI)を正確に推定することは、薬の創製と開発の両⽅にとってますます重要となっています。しかしながら、⽣体環境との類似性の低さゆえに培養細胞などを⽤いた in vitro 系では P-gp 介在性の吸収動態を⾼精度に予測することは不可能でした。
そのような状況の中、最新の分⼦⽣物学および遺伝⼦⼯学ツールの出現により、薬物動態制御因⼦のノックアウト動物やヒトの薬物代謝酵素やトランスポーターを備えたトランスジェニック動物、ヒト肝臓を備えたキメラマウスなどの新しい動物モデルが開発され、薬物動態研究に実装されています。⿃取⼤学独⾃の染⾊体⼯学技術によって作製された P-gp ヒト化マウス（以下、hMDR1-MAC マウス）はマウスの P-gp がノックアウトされ、かつヒトの P-gp を発現している動物モデルです (図 1)。本研究では、その hMDR1-MAC マウスを使⽤して、ヒト P-gp を介した DDI と⾮線形吸収の定量的ヒト予測性を検証いたしました。

図１

P糖タ ン パク 質（ P-g p ） ヒ ト 化マウス
124 kb210 kb106 kbHuman MDR1 gene

ヒ ト M D R 1 搭載
人工染色体ベク タ ーexon 1exon 29

MDR1＝P糖タンパク質(P‐gp)をコードする遺伝⼦

マ ウス m d r1 a/b
遺伝子破壊
マ ウス
Yamasaki et al. Drug Metab Dispos, 2018

機能的な P糖蛋白が発現する 世界初のP 糖タ ン パク 質ヒ ト 化マ ウス

研究成果
本研究でははじめに P-gp 介在性の DDI のヒト予測性を検証しました。６つの P-gp 基質薬 (aliskiren, betrixaban, celiprolol, digoxin, fexofenadine, talinolol）を野⽣型マウスおよび hMDR1-MAC マウス、P-gp ノックアウトマウスに投与して AUC を評価しました。さらに P-gp ノックアウトマウスの AUC を野⽣型マウスおよび hMDR1-MAC マウスの AUC で割ることで P-gp 介在性の AUC の変化 (以下、AUCR)を算出し、ヒトの P-gp 阻害剤併⽤
DDI 試験における AUCR (最⼤値)と⽐較しました。その結果、hMDR1-MAC マウスとヒトの AUCR の相関性は野⽣型マウスとヒトの相関性より⾼いことが明らかとなりました。これはヒトとマウスの P-gp の種差を反映している可能性があり、さらに hMDR1-MAC マウスはヒト P-gp 介在性 DDI を予測できることが⽰されました (図 2)。

次にヒトにおける消化管吸収に⾮線形が明確に観測されている 3 つの P-gp 基質薬(aliskiren, betrixaban, celiprolol）に絞り、P-gp 介在性の⾮線形吸収予測を実施しました。
hMDR1-MAC マウスに異なる投与量を投与し、AUC および⾎漿中濃度推移を観測しました。
さらにソフトウェアを使⽤して hMDR1-MAC マウスの⽣理学的薬物動態 (PBPK)モデルを構築して、各投与量における AUC および⾎漿中濃度推移を再現する P-gp のミカエリス定数 (Km)と最⼤輸送速度 (Vmax)を最適化しました (図 3)。同様に臨床データを精査してヒトPBPK モデルを構築し、ヒトの P-gp の Km と Vmax を最適化して hMDR1-MAC マウスと⽐較しました。その結果、3 化合物ではありますが、hMDR1-MAC マウスとヒトの P-gp のKm と Vmax がよく相関していることが判明いたしました。hMDR1-MAC マウスはヒト⾮線形吸収を予測できる可能性があると考えられます (図 4)。

将来の展望
製薬会社で新しい薬の候補ができあがると、実際に健康成⼈や患者さんに投与する臨床試験が実施されます。その際に薬の候補のヒト薬物動態を事前に正確に予測することは、臨床試験のデザイン設定や時間を要する臨床試験の期間短縮、予期せぬ副作⽤を防⽌するうえでとても重要です。今回、hMDR1-MAC マウスを使った動物実験によって、これまで⾮常に難しいとされてきた P-gp が関与する薬の飲み合わせによる吸収の変化や薬の投与量による吸収率の変化を正確に予測できる可能性があることがわかりました。
今後は hMDR1-MAC マウスが医薬品の創製・開発研究へ応⽤され、ヒトの薬物動態の情報が少ない中分⼦などの新たなモダリティのヒト薬物動態予測に応⽤されることが期待されます。
⽤語解説
AUC, area under the curve (⾎漿薬物濃度曲線下⾯積): ⾎漿濃度の時間経過を表した曲線（薬物⾎漿中濃度−時間曲線）と横軸（時間軸）によって囲まれた部分の⾯積。
bRo5, beyond the rule of 5: Lipinski らが提唱した”Rule of five”から外れた化学特性を持った化合物群。経⼝医薬品になりにくい。中分⼦という新たに期待されているモダリティに多い。
DDI, drug-drug interaction (薬物間相互作⽤): いわゆる薬の飲み合わせのこと。
PBPK, physiologically based pharmacokinetic (⽣理学的薬物動態): ⽣体内臓器の機能的、⽣理的変化に対応した薬物動態をシミュレーションするプラットフォーム。
薬物動態: 体の中での薬の動きのこと。 消化管から吸収され、⾎液を通して組織全体にまわり、肝臓で代謝され、腎臓から尿に排出されるまでの様⼦。
ミカエリス定数 (Km): トランスポーターの最⼤輸送速度の 1/2 の速度を与える基質濃度。
最⼤輸送速度 (Vmax): トランスポーターの最⼤輸送速度。
線形吸収: 薬の投与量を増やすと吸収された薬の AUC が投与量に⽐例して上昇すること。
⾮線形吸収: 薬の投与量を増やすと吸収された薬の AUC が投与量に⽐例せず増加や減少すること。⼩腸の代謝酵素やトランスポーターが飽和すると投与量の増加以上に AUC が上昇する。
掲載論⽂情報Title: Predicting quantitatively P-glycoprotein mediated drug-drug interactions andintestinal absorption using humanized mice
雑誌: British Journal of Pharmacology (https://doi.org/10.1111/bph.15612)
掲載⽇: 2021 年 7 ⽉ 8 ⽇（⽇本時間）
著者: Taiji Miyake, Haruka Tsutsui, Kenta Haraya, Tatsuhiko Tachibana, Kayoko Morimoto,Shoko Takehara, Miho Ayabe, Kaoru Kobayashi, Yasuhiro Kazuki