行業新聞

日機裝株式會社

日本勃林(lín)格殷格翰株式會社

金澤大(dà)學

日機裝株式會社、日本勃林(lín)格殷格翰株式會社與⾦澤⼤學醫藥保健研究域藥學系的(de)⽟井 郁⺒教授等人(rén)的(de)研究組，成功研發了(le)具有正常培養條件下(xià)無法觀察到的(de)腎髒功能的(de)創新藥物(wù)研究用(yòng)人(rén)腎細胞『3D-RPTEC』。新開發的(de)技術有望在創藥研究領域中代替過去主要通(tōng)過動物(wù)實驗測試藥物(wù)的(de)細胞實驗，并且爲提高(gāo)新藥開發的(de)效率做(zuò)出貢獻。

本研究結果已在2023年6⽉29⽇科學志『 Drug Metabolism and Disposition 』 （https://dmd.aspetjournals.org/content/early/2023/06/29/dmd.122.001171）刊登。

創藥研究用(yòng)人(rén)腎細胞，是通(tōng)過用(yòng)特殊的(de)培養方法培養市售的(de)人(rén)腎由來(lái)細胞，再現了(le)至今爲止難以觀察到的(de)腎髒功能，實際已經确認其具備約20種主要藥物(wù)轉運體^※ 的(de)機能。

在創藥研究中，藥物(wù)的(de)評價（藥物(wù)動态和(hé)毒性）主要是通(tōng)過動物(wù)實驗進行的(de)， 然而從物(wù)種差異和(hé)愛(ài)護動物(wù)的(de)角度出發，通(tōng)過細胞實驗代替動物(wù)實驗，在“試驗管内（＝in vitro）”重現并進行評估是需求所向。由于評估是基于人(rén)類來(lái)源的(de)腎細胞而非動物(wù)，除了(le)能消除物(wù)種差異的(de)問題，細胞實驗比動物(wù)實驗可(kě)以更快(kuài)地從研發初期階段獲得(de)數據，從而縮減藥物(wù)研發時(shí)間和(hé)成本。然而，一直以來(lái)都沒有能滿足創藥研究需求的(de)人(rén)腎細胞。

與活體腎髒相比，傳統的(de)人(rén)腎細胞（HK-2細胞和(hé)初代近端小管上皮細胞）在通(tōng)常的(de)培養條件下(xià)會喪失許多(duō)腎髒特有的(de)機能(Jenkinson et al., Eur J Physiol, 2012) 。因此，在創藥研究時(shí)，很多(duō)情況下(xià)會通(tōng)過動物(wù)實驗對(duì)腎髒進行評估。本次研究中，将在平面培養中無法顯現的(de)人(rén)近端小管上皮細胞（RPTEC）的(de)OAT1（有機陰離子轉運蛋白1）的(de)遺傳基因作爲指标，研究了(le)培養條件，嘗試改善了(le)RPTEC的(de)腎髒機能。制造球狀細胞(以下(xià)簡稱3D-RPTEC) ，并在⼀定條件下(xià)經三維培養後，OAT1遺傳基因顯現量随培養天數上升，與人(rén)腎⽪質的(de)mRNA顯現量有相同程度的(de)改善（圖1）。對(duì)本細胞實施微陣列的(de)網羅性遺傳基因表達解析和(hé)蛋白質組學的(de)網羅性蛋白質表達解析的(de)結果表明(míng)，除OAT1外，監管部門評估所需的(de)SLC轉運體，比起平面培養，通(tōng)過三維培養得(de)到了(le)改善，甚至在培養32天後仍能保持顯現（圖2）。

此外，在對(duì)來(lái)自三個(gè)不同供體的(de)RPTEC進行三維培養的(de)mRNA顯現分(fēn)析中，約17000個(gè)基因中有87%的(de)基因僅有50%的(de)CV%變異，表明(míng)3D-RPTEC是一種供體差異小，易于使用(yòng)的(de)細胞。作爲藥物(wù)評估的(de)例子，實施了(le)以細胞内ATP量（生存率）爲指标的(de)in vitro毒性試驗。結果表明(míng)，顯示藥物(wù)轉運體引起腎毒性的(de)Cisplatin和(hé)Adefovir，濃度依賴性地使細胞内ATP量減少。其減少分(fēn)别被OCT（有機陽離子轉運體）的(de)抑制劑Cimetidine、OAT（有機陰離子轉運體）的(de)抑制劑Probenecid所抑制（圖3）。因此表明(míng)，3D-RPTEC在醫藥品開發中的(de)藥物(wù)動态和(hé)毒性評估中，是一種簡便且高(gāo)效的(de)in vitro實驗系列。

概括而言，通(tōng)過RPTEC制造球狀細胞，在一定條件下(xià)三維培養的(de)具備腎髒主要功能之一的(de)藥物(wù)轉運體與人(rén)腎髒的(de)顯現量相同，并可(kě)長(cháng)期維持28天以上（專利第6995112号）。另外，3D-RPTEC 還(hái)可(kě)用(yòng)于觀察藥物(wù)轉運體引起的(de)腎毒性。而且，不僅是藥物(wù)轉運體，蛋白質組學檢測到的(de)約4800種蛋白質中有90%的(de)顯現量與人(rén)腎髒中的(de)顯現量水(shuǐ)平相同，這(zhè)表明(míng)3D-RPTEC在醫藥品開發中的(de)藥物(wù)動态和(hé)毒性評估中，是一種簡便且高(gāo)效的(de)in vitro實驗系列。另外，不僅是創藥研究，這(zhè)種人(rén)類腎髒細胞還(hái)有望用(yòng)于各種與腎髒有關的(de)研究中。

在3D-RPTEC中（左圖）OAT1遺傳基因的(de)顯現量随著(zhe)培養天數的(de)增加而增加，并在培養10天後達到最大(dà)值。

上述照(zhào)片（右圖）由日機裝拍(pāi)攝。

顯示常規平面培養中RPTEC的(de)遺傳基因質顯現量（A）和(hé)3D-RPTEC中的(de)遺傳基因顯現量（B）。與常規平面培養相比，3D-RPTEC中藥物(wù)轉運體的(de)顯現量得(de)到了(le)改善，并且能夠确定顯現量從培養的(de)第12天一直維持到第32天。

顯示了(le)在3D-RPTEC中暴露Cisplatin時(shí)細胞内ATP量（A）與暴露Adefovir時(shí)細胞内ATP量（B）。使用(yòng)OCT及OAT的(de)抑制劑，結果表明(míng)3D-RPTEC可(kě)檢測出藥物(wù)轉運體引起的(de)毒性。

根據本研究成果，⽇機裝株式會社将創藥研究用(yòng)人(rén)腎細胞『3D-RPTEC^®』産品化(huà)，于2023年7月(yuè)開始正式銷售。

今後，将3D-RPTEC作爲腎髒評估的(de)工具，在實驗現場(chǎng)廣泛應用(yòng)，努力實現利用(yòng)人(rén)腎細胞進行細胞實驗的(de)标準化(huà)。