2023 年 7 ⽉ 10 ⽇
⽇機装株式会社

Press Information

⽇本ベーリンガーインゲルハイム株式会社
⾦沢⼤学

⽇機装、⽇本ベーリンガーインゲルハイム、⾦沢⼤学が共同研究

動物実験に代わり細胞実験で再現できる創薬研究⽤ヒト腎細胞の開発に成功〜研究成果が Drug Metabolism and Disposition に掲載〜
⽇機装株式会社、⽇本ベーリンガーインゲルハイム株式会社および⾦沢⼤学医薬保健研究域薬学系の⽟井郁⺒教授らの研究グループは、世界で初めて、通常の培養条件では観察できなかった腎臓の機能を有した、創薬研究⽤ヒト腎細胞『3D-RPTEC』の開発に成功しました。今回開発した技術は、創薬研究において、主に動物実験で⾏っていた薬物の評価を細胞実験に代替できること、また創薬プロセスの効率化に貢献することが期待されます。
本 研 究 成 果 は 、 2023 年 6 ⽉ 29 ⽇ 科 学 誌 『 Drug Metabolism and Disposition 』（https://dmd.aspetjournals.org/content/early/2023/06/29/dmd.122.001171）に掲載されました。

■世界初、創薬研究⽤ヒト腎細胞『3D-RPTEC』とは創薬研究⽤ヒト腎細胞とは、市販されているヒト腎由来細胞を特殊な培養⽅法で培養することにより、これまで観察することが困難であった腎臓の機能を再現した世界で初めてのヒト腎細胞です。実際に主要な薬物トランスポーター※20 種ほどが機能することが確認されています。
※薬物トランスポーター：細胞膜に存在するタンパク質。医薬品を含む内因性/外因性低分⼦物質を細胞内に取り込む、あるいは細胞外へ排出させる装置の役割を持っている。腎細胞には、薬物輸送に関わる多数のトランスポーターの存在が知られている。

■創薬研究⽤ヒト腎細胞開発の背景
創薬研究において、薬物の評価（薬物動態や毒性）には主に動物実験が⾏われていますが、種差の問題や動物愛護の観点から、近年、動物実験の代わりに細胞実験によって「試験管内（＝in vitro）」で再現し評価することが求められています。動物ではなく、ヒト由来の腎細胞で評価を⾏う場合、種差の問題が解消されることに加え、多くの化合物についてのデータをよりスピーディに、研究の初期段階から取得できるため、創薬の時間短縮やコスト削減も期待できます。しかしながら、創薬研究におけるニーズを満たすヒト腎細胞はこれまで存在しませんでした。
■各研究機関の役割
⽇機装株式会社：これまで培ってきた細胞培養技術を基に、腎細胞の機能を発現する培養条件および製造⽅法を確⽴
⽇本ベーリンガーインゲルハイム株式会社：世界をリードする薬物トランスポーターの知⾒と蛋⽩質定量の技術を基に、創薬研究への実装化に貢献
⾦沢⼤学医薬保健研究域薬学系 ⽟井郁⺒教授らの研究グループ：当該細胞を⽤いた、薬物の安全性および薬物動態に関する評価⼿法を確⽴■研究成果の概要
従来のヒト腎細胞（HK-2 細胞や初代近位尿細管上⽪細胞）は、通常の培養環境では、⽣体の腎臓と⽐較して腎臓特有の機能の多くが失われていることが知られています（Jenkinson et al., Eur J Physiol, 2012）。そのため、創薬研究の現場では、多くの場合、動物実験により腎臓の評価を⾏ってきました。本研究では、ヒト近位尿細管上⽪細胞（RPTEC）を平⾯培養では発現しない OAT1(有機アニオントランスポーター１)の遺伝⼦を指標として培養条件を検討し、RPTEC の腎臓の機能改善を試みました。スフェロイド（以下、3DRPTEC）を作製し、⼀定の条件下で 3 次元培養すると、OAT1 遺伝⼦発現が培養⽇数とともに上昇し、ヒト腎⽪質の mRNA 発現量と同程度に改善されました（図 1）。本細胞については、マイクロアレイによる網羅的遺伝⼦発現解析およびプロテオミクスによる網羅的蛋⽩質発現解析を実施しました。その結果、OAT1 以外の規制当局が評価を求める SLC トランスポーターについても、平⾯培養と⽐較して 3 次元培養することで改善が⾒られ、培養 32 ⽇後でもその発現が維持されていました（図 2）。
また、異なる 3 つのドナー由来の RPTEC を 3 次元培養した場合の mRNA 発現解析において、約 17000 遺伝⼦のうち 87%が CV% 50%のばらつきしか⽰さなかったことから、3D-RPTEC はドナー差が少なく利⽤しやすい細胞であることが明らかになりました。薬物評価例として、細胞内 ATP 量（⽣存率）を指標とした invitro 毒性試験を実施しました。その結果、薬物トランスポーターに起因した腎毒性を⽰す Cisplatin とAdefovir が、濃度依存的に細胞内 ATP 量を減少させ、その減少は、それぞれ OCT（有機カチオントランスポーター）の阻害剤である Cimetidine、OAT（有機アニオントランスポーター）の阻害剤である Probenecidで抑制されました（図 3）。このことから、3D-RPTEC は医薬品開発における薬物動態や毒性評価において、簡便でスループットの⾼い in vitro 実験系であることが⽰されました。
要約すると、RPTEC でスフェロイドを作製し、⼀定の条件下で 3 次元培養することで腎臓の主要機能の１つである薬物トランスポーターがヒト腎臓と同程度に発現し、またその発現が 28 ⽇以上と⻑期間維持されることが明らかになりました（特許第 6995112 号）。また、3D-RPTEC を⽤いて薬物トランスポーターに起因した腎毒性を観察することが⽰されました。さらに、薬物トランスポーターだけでなく、プロテオミクスで検出した約 4800 のタンパク質の 90％が、ヒト腎臓と同程度の発現を⽰していることから、3D-RPTEC は、医薬品開発における薬物動態や毒性評価において、簡便でスループットの⾼い in vitro 実験系であることが⽰されました。また創薬研究だけでなく、腎臓に関連する様々な研究に使⽤可能なヒト腎細胞であると期待されます。

図 1. 3D-RPTEC の培養⽇数と OAT1 遺伝⼦発現
3D-RPTEC（左図）は培養⽇数とともに OAT1 の遺伝⼦発現量が増加し、培養 10 ⽇⽬以降で最⼤となった。
上記写真（右図）は⽇機装にて撮影したものです。

図 2. 3D-RPTEC のマイクロアレイ解析
従来の平⾯培養における RPTEC の遺伝⼦質発現量（A）と 3D-RPTEC における遺伝⼦発現量（B）を⽰す。
従来の平⾯培養と⽐較して 3D-RPTEC では薬物トランスポーターの発現量が改善され、培養 12 ⽇⽬から32 ⽇⽬まで発現が維持されることが確認できた。

図 3. 3D-RPTEC を⽤いた in vitro 毒性試験
3D-RPTEC に Cisplatin を曝露した際の細胞内 ATP 量（A）と、Adefovir を曝露した際の細胞内 ATP 量（B）を⽰す。OCT および OAT の阻害剤を⽤いた結果、3D-RPTEC は薬物トランスポーターに起因した毒性を検出できることが確認できた。

■論⽂掲載雑誌名：Drug Metabolism and Disposition
論⽂名：Improvement of protein expression profile in three-dimensional renal proximal tubular epithelial
cell spheroids selected based on OAT1 gene expression: a potential in vitro tool for evaluating humanrenal proximal tubular toxicity and drug disposition
著 書 名 ： Naoki Ishiguro1, Etsushi Takahashi2, Hiroshi Arakawa3, Asami Saito1, Fumihiko Kitagawa2,Masayuki Kondo2, Gaku Morinaga1, Masahito Takatani1, Ryo Takahashi1, Takashi Kudo1, Shin-ichi Mae4,Moeno Kadoguchi3, Daichi Higuchi3, Yuya Nakazono3, Ikumi Tamai3, Kenji Osafune4, Yoichi Jimbo2
1: Pharmacokinetics and Non-Clinical Safety Department, Nippon Boehringer Ingelheim Co., Ltd., Kobe,
Japan
2: R&D Department, Industrial Division, Nikkiso Co., Ltd., Kanazawa, Japan
3: Faculty of Pharmaceutical Sciences, Institute of Medical, Pharmaceutical and Health Sciences,Kanazawa University; Kanazawa, Japan
4: Center for iPS Cell Research and Application (CiRA), Kyoto University, Kyoto, Japan
掲載⽇時：2023 年 6 ⽉ 29 ⽇
■今後の展開本研究成果により、⽇機装株式会社は創薬研究⽤ヒト腎細胞『3D-RPTEC®（スリーディーアールピーテック）』を製品化し、2023 年７⽉から正式販売を開始しています。
今後、腎臓評価を予測するツールとして 3D-RPTEC を多くの研究現場で使っていただくことで、ヒト腎細胞を⽤いた細胞実験の標準化を⽬指しています。
※「3D-RPTEC」は⽇機装株式会社の登録商標です。

＜⽇機装 会社概要＞
会社名：

⽇機装株式会社

本社所在地：

東京都渋⾕区恵⽐寿 4 丁⽬ 20 番 3 号恵⽐寿ガーデンプレイスタワー22 階

創業：1953 年 12 ⽉ 26 ⽇

代表者：

代表取締役社⻑ 甲斐 敏彦

事業内容：

産業⽤特殊ポンプ・システム、医療機器、航空機部品等の製造・販売

URL:

https://www.nikkiso.co.jp/＜⽇本ベーリンガーインゲルハイム 会社概要＞
会社名：

⽇本ベーリンガーインゲルハイム株式会社

本社所在地：

東京都品川区⼤崎 2-1-1

設⽴：

1961 年 6 ⽉ 30 ⽇

代表者：

代表取締役会⻑ 兼 社⻑ シャシャンク・デシュパンデ

事業内容：

医薬品の研究開発、輸⼊、製造、販売

URL:

https://www.boehringer-ingelheim.com/jp/＜⾦沢⼤学 概要＞
法⼈名：

⾦沢⼤学

所在地：

⽯川県⾦沢市⾓間町

設⽴：

1949 年 5 ⽉ 31 ⽇

URL:

https://www.kanazawa-u.ac.jp

本件に関するお問い合わせ先
⽇機装株式会社
企画本部 経営企画部 広報・IR グループ
TEL： 03-3443-3717
E-mail： nikkiso-pr@nikkiso.co.jp

⽇本ベーリンガーインゲルハイム株式会社
コーポレートアフェアーズ
TEL： 03-6417-2145 FAX：03-5435-2920
E-mail：zzKAWDeptRecipientCommunication@boehringer-ingelheim.com

⾦沢⼤学
研究に関すること
医薬保健研究域薬学系 薬物動態学研究室
TEL：076-234-4767
E-mail：doutaise@p.kanazawa-u.ac.jp
広報担当
医薬保健系事務部薬学・がん研⽀援課企画総務係
TEL：076-234-6858
E-mail：y-somu@adm.kanazawa-u.ac.jp