薬物吸収がより予測的な Caco-2 腸管薬物トランスポーターモデル

なぜ Caco-2 細胞を用いるのか？

薬物間相互作用は、薬物動態や、併用される薬物の安全性、有効性に影響を与える可能性があるため、重要な研究分野です。米国食品医薬品局（FDA）および欧州医薬品庁（EMA）のガイダンス文書では、治験薬が臨床的に関連するトランスポーターの基質または阻害剤となるかどうかを同定する必要があると述べられています。Caco-2 細胞は、ヒト由来であり、複数のトランスポーターを発現し、タイトジャンクションを形成する均一な単層で増殖するため、この目的には理想的です。本モデルで用いられている Caco-2 細胞のサブクローン（ATCC CRL-2101）である C2BBe1 細胞は、ヒト白人男性（72 歳）由来の腺癌上皮細胞です。

図 1. 各 CompoZr^™ トランスポーターノックアウト細胞株におけるトランスポーターのノックアウト。各細胞株での MDR1、BCRP および／または MRP2 の機能を完全に喪失させることにより、化学的な阻害剤なしにトランスポーター／基質相互作用を明確に同定することができる。

Caco-2 薬物トランスポーターモデルとは？

特異的なトランスポーター研究を助けるために、私たちの科学者が Caco-2 腸管細胞株で、CompoZr^™ ジンクフィンガーヌクレアーゼ（ZFN）技術を用いて、シングルノックアウトまたはダブルトランスポーターノックアウト（KO）細胞株を作製しました。ZFN は配列特異的な領域で DNA と結合し、二本鎖を切断します。切断は非相同末端結合で修復され、その結果、目的の遺伝子座でフレームシフト修飾されます。安定した細胞株は、シングルセル KO クローンから確立されました。この KO の標的は ATP 結合カセット（ABC）膜貫通タンパク質で、多剤耐性の発現において重要な役割を果たすことが知られているトランスポーターです。私たちのダブルトランスポーター KO である MDR1/BCRP、MDR1/MRP2、および BCRP/MRP2、Caco-2 モデルは効果的にシングルトランスポーター発現モデルを創出します。MDCKII や HEK293 細胞株での通常のシングルトランスポーター発現モデルと異なり、Caco-2 ダブルトランスポーター KO 細胞株では、生理学的により適切なヒト細胞モデルで、シングルトランスポーターの薬物相互作用のいっそう正確な研究が可能です。

Caco-2 薬物トランスポーターモデルの長所

• 腸管透過性モデル：複数の薬物トランスポーターを発現し、一般に、ヒトの腸管での薬物透過性を予測し、薬物の排出を研究するために用いられている
• 正確性、有効性、および特異性に対するゲノム編集：CompoZr^™ ZFN を用いたトランスポーター KO Caco-2 細胞株モデル
• 高い予測性：トランスポーター KO 細胞株は非特異的基質および阻害剤に由来する曖昧性を排除する
• 規制ガイドラインへの適合：標的の薬物トランスポーターは、米国食品医薬品局（FDA）、欧州医薬品庁（EMA）、および日本の厚生労働省（MHLW）の薬物間相互作用（DDI）研究に関するガイドラインで言及されているものを含む：MDR1（P-gp）、BCRP、MRP2、および臨床的に重要性が高まっているもの：MRP1、MRP3、MRP4、MRP5、MRP6、および MRP7

図 2. 培養中の Caco-2 細胞。低密度（左）および高密度（右）の Caco-2 細胞。

ノックアウト細胞株を用いたシメチジンの解析

シメチジンは、親（コントロール）細胞株で排出比が約 6 倍のクロスオーバー基質の例です。排出比は、MDR1 および BCRP シングル KO 細胞の両方で部分的に低下しましたが、MRP2KO 細胞では低下しませんでした。この結果から、シメチジンが MDR1 および BCRP のトランスポーター両方の二重基質であることが示唆され、このことは MDR1/BCRP ダブル KO 細胞株で排出比が 1（約 1）に戻ることにより確認されています。ダブル KO 細胞でシメチジンの排出が完全に抑制されていることから、シメチジンが MDR1 および BCRP の両方の基質であることが明確に示されます（図 3）。

図 3. シメチジン輸送。値は平均値 +/- 標準偏差、n ≥ 3、3 回測定

利用可能な Caco-2 モデル

ヒト腸管上皮を介した薬物吸収の研究を助けるために、私たちは CompoZr^™ ZFN 技術を用いて、トランスポーターノックアウト（KO）Caco-2 細胞株を作製しました。

アッセイレディバイアル

• アッセイレディバイアルから Transwell プレートに直接播種することが可能
• 時間のかかる継代培養が不要