日機裝株式會社、日本勃林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／liǎo)具有正常培養條件下無法觀察到(dào)的(de)腎髒功能的(de)創新藥物研究用人(rén)腎細胞『3D-RPTEC』。新開發的(de)技術有望在(zài)創藥研究領域中代替過去主要(yào / yāo)通過動物實驗測試藥物的(de)細胞實驗，并且爲(wéi / wèi)提高新藥開發的(de)效率做出(chū)貢獻。
本研究結果已在(zài)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。
創藥研究用人(rén)腎細胞，是(shì)通過用特殊的(de)培養方法培養市售的(de)人(rén)腎由來(lái)細胞，再現了(le／liǎo)至今爲(wéi / wèi)止難以(yǐ)觀察到(dào)的(de)腎髒功能，實際已經确認其具備約20種主要(yào / yāo)藥物轉運體※ 的(de)機能。
在(zài)創藥研究中，藥物的(de)評價（藥物動态和(hé / huò)毒性）主要(yào / yāo)是(shì)通過動物實驗進行的(de)， 然而(ér)從物種差異和(hé / huò)愛護動物的(de)角度出(chū)發，通過細胞實驗代替動物實驗，在(zài)“試驗管内（＝in vitro）”重現并進行評估是(shì)需求所向。由于(yú)評估是(shì)基于(yú)人(rén)類來(lái)源的(de)腎細胞而(ér)非動物，除了(le／liǎo)能消除物種差異的(de)問題，細胞實驗比動物實驗可以(yǐ)更快地(dì / de)從研發初期階段獲得數據，從而(ér)縮減藥物研發時(shí)間和(hé / huò)成本。然而(ér)，一(yī / yì ／yí)直以(yǐ)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 / huò)初代近端小管上(shàng)皮細胞）在(zài)通常的(de)培養條件下會喪失許多腎髒特有的(de)機能(Jenkinson et al., Eur J Physiol, 2012) 。因此，在(zài)創藥研究時(shí)，很多情況下會通過動物實驗對腎髒進行評估。本次研究中，将在(zài)平面培養中無法顯現的(de)人(rén)近端小管上(shàng)皮細胞（RPTEC）的(de)OAT1（有機陰離子(zǐ)轉運蛋白1）的(de)遺傳基因作爲(wéi / wèi)指标，研究了(le／liǎo)培養條件，嘗試改善了(le／liǎo)RPTEC的(de)腎髒機能。制造球狀細胞(以(yǐ)下簡稱3D-RPTEC) ，并在(zài)⼀定條件下經三維培養後，OAT1遺傳基因顯現量随培養天數上(shàng)升，與人(rén)腎⽪質的(de)mRNA顯現量有相同程度的(de)改善（圖1）。對本細胞實施微陣列的(de)網羅性遺傳基因表達解析和(hé / huò)蛋白質組學的(de)網羅性蛋白質表達解析的(de)結果表明，除OAT1外，監管部門評估所需的(de)SLC轉運體，比起平面培養，通過三維培養得到(dào)了(le／liǎo)改善，甚至在(zài)培養32天後仍能保持顯現（圖2）。
此外，在(zài)對來(lái)自三個(gè)不(bù)同供體的(de)RPTEC進行三維培養的(de)mRNA顯現分析中，約17000個(gè)基因中有87%的(de)基因僅有50%的(de)CV%變異，表明3D-RPTEC是(shì)一(yī / yì ／yí)種供體差異小，易于(yú)使用的(de)細胞。作爲(wéi / wèi)藥物評估的(de)例子(zǐ)，實施了(le／liǎo)以(yǐ)細胞内ATP量（生存率）爲(wéi / wèi)指标的(de)in vitro毒性試驗。結果表明，顯示藥物轉運體引起腎毒性的(de)Cisplatin和(hé / huò)Adefovir，濃度依賴性地(dì / de)使細胞内ATP量減少。其減少分别被OCT（有機陽離子(zǐ)轉運體）的(de)抑制劑Cimetidine、OAT（有機陰離子(zǐ)轉運體）的(de)抑制劑Probenecid所抑制（圖3）。因此表明，3D-RPTEC在(zài)醫藥品開發中的(de)藥物動态和(hé / huò)毒性評估中，是(shì)一(yī / yì ／yí)種簡便且高效的(de)in vitro實驗系列。
概括而(ér)言，通過RPTEC制造球狀細胞，在(zài)一(yī / yì ／yí)定條件下三維培養的(de)具備腎髒主要(yào / yāo)功能之(zhī)一(yī / yì ／yí)的(de)藥物轉運體與人(rén)腎髒的(de)顯現量相同，并可長期維持28天以(yǐ)上(shàng)（專利第6995112号）。另外，3D-RPTEC 還可用于(yú)觀察藥物轉運體引起的(de)腎毒性。而(ér)且，不(bù)僅是(shì)藥物轉運體，蛋白質組學檢測到(dào)的(de)約4800種蛋白質中有90%的(de)顯現量與人(rén)腎髒中的(de)顯現量水平相同，這(zhè)表明3D-RPTEC在(zài)醫藥品開發中的(de)藥物動态和(hé / huò)毒性評估中，是(shì)一(yī / yì ／yí)種簡便且高效的(de)in vitro實驗系列。另外，不(bù)僅是(shì)創藥研究，這(zhè)種人(rén)類腎髒細胞還有望用于(yú)各種與腎髒有關的(de)研究中。
在(zài)3D-RPTEC中（左圖）OAT1遺傳基因的(de)顯現量随着培養天數的(de)增加而(ér)增加，并在(zài)培養10天後達到(dào)最大(dà)值。
上(shàng)述照片（右圖）由日機裝拍攝。
顯示常規平面培養中RPTEC的(de)遺傳基因質顯現量（A）和(hé / huò)3D-RPTEC中的(de)遺傳基因顯現量（B）。與常規平面培養相比，3D-RPTEC中藥物轉運體的(de)顯現量得到(dào)了(le／liǎo)改善，并且能夠确定顯現量從培養的(de)第12天一(yī / yì ／yí)直維持到(dào)第32天。
顯示了(le／liǎo)在(zài)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OCT及OAT的(de)抑制劑，結果表明3D-RPTEC可檢測出(chū)藥物轉運體引起的(de)毒性。
根據本研究成果，⽇機裝株式會社将創藥研究用人(rén)腎細胞『3D-RPTEC®』産品化，于(yú)2023年7月開始正式銷售。
今後，将3D-RPTEC作爲(wéi / wèi)腎髒評估的(de)工具，在(zài)實驗現場廣泛應用，努力實現利用人(rén)腎細胞進行細胞實驗的(de)标準化。
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