抗腫瘍剤であるヌクレオシドアナログの消化管吸収に関与する トランス

抗腫瘍剤であるヌクレオシドアナログの消化管吸収に関与する
トランスポーターの研究
創生医科学専攻
平成 21 年度入学
主指導教員
岡山
幸誠
太田
茂
[序論]
薬物の体内動態を考える上で，生体膜を介した輸送過程の理解は必須である．近年，p糖タンパク質をはじめ，多くのトランスポーターが薬物動態に深く関わっていることが明
らかとなり，トランスポーター研究は盛んに行われている．
TAS-102 は，大鵬薬品工業において開発中の経口抗腫瘍剤であり，現在臨床試験を実施
中である．TAS-102 は，抗腫瘍効果をもつヌクレ
オシドアナログである trifluorothymidine (FTD，
Fig.1)とその不活性化代謝酵素である thymidine
phosphorylase の阻害剤(TPI)との合剤である．
FTD はその三リン酸化体が DNA に取り込まれ，
DNA break を引き起こすことにより強い抗腫瘍
効果を示す．本研究では現在まで明らかとなっ
ていない FTD の消化管吸収機構に関して検討を
行った．
Fig. 1 Structure of trifluorothymidine (FTD)
[方法，結果及び考察]
① FTD の吸収率と膜透過性の評価
ヒト大腸癌由来細胞である Caco-2 細胞を用いて FTD の膜透過性を評価したところ，
FTD は paracellular マーカーである Mannitol と同程度の低膜透過性を示した．一方，ラ
ットの吸収率を評価するために，ラットに TAS-102 (14C-FTD 50 mg/kg+ TPI 23.6 mg/kg)
を経口投与した後に，ラットを代謝ケージで飼育し，尿，糞及び呼気を採取した．その結
果から FTD の吸収率は 75％以上と吸収が良好であることが明らかとなった．
② FTD の吸収部位の検討
一晩絶食したラットをウレタン麻酔下で開腹を行い，消化管の各部位にループを作
製した．作製したループに 14C-FTD 投与液を投与した後に，経時的に頸静脈から採血
を行い，投与 120 min 後の採血終了時に，ループ内の残存率を評価した．その結果，FTD
は，胃からはほとんど吸収されないのに対し，十二指腸，空腸及び回腸からは速やか
に吸収され，FTD は小腸全域から吸収されることが明らかとなった．
③ FTD の吸収機構に関する検討
①の項目の結果より，in vitro の Caco-2 細胞を用いた膜透過性の結果が，in vivo
の吸収を反映していないことが明らかとなった．そこで，FTD の吸収に何らかの特殊
なメカニズムがあると考え，ラット小腸を
用いて FTD の吸収メカニズムについて検
討を行った．はじめに，ラット空腸より調
製した反転腸管を用いて，FTD の消化管内
腔から組織への取り込みを評価した．その
結果，FTD の取り込みは濃度依存的に飽和
傾向がみられ，Eadie-Hofstee plot は二相性
を示した(Fig. 2)．また，FTD の取り込みは，
Na+非存在下で有意に減少し，pyrimidine
nucleoside である thymidine 及び uridine，
Na+，K+-ATPase inhibitor である NaN3 及び
2, 4-DNP によって有意に抑制された(Fig.
3)．これらの結果から，FTD の取り込みは
Na+依存的であり，かつ thymidine のような
pyrimidine nucleoside によって阻害される
ことから，核酸トランスポーターである
concentrative nucleoside transporters (CNTs)
の関与が示唆された．ラットの小腸には
CNT1 及び CNT2 が発現していることが過
去に報告されている 1)．そこで，rat CNT1
(rCNT1) cRNA 及び rCNT2 cRNA を
injection した Xenopus laevis oocyte を用いて
取り込み試験を行った．その結果，rCNT2
cRNA を injection した場合，FTD の uptake
clearance は water を injection した場合と同
程度であった(Fig. 4)．一方，rCNT1 cRNA
を injection した oocyte では water と比べて
数百倍の FTD の取り込み活性がみられ，
rCNT1 に対する Km 値は 27 ± 7 μmol/L
であった(Fig. 5)．
④ FTD の消化管吸収における CNT1 寄与に
関する検討
FTD の吸収における CNT1 の寄与につい
て評価するため，in situ single pass perfusion
法を用いて検討を行った．thymidine を
CNT1 の阻害剤として用い，FTD の吸収は，
Peff (cm/sec)で評価した．その結果，
14
C-FTD (0.4μM)の Peff は，1.02×10-4
cm/sec であったが，1 mM の thymidine を加
えると，Peff の値は 0.54×10-4 cm/sec とな
Fig.2 Eadie–Hofstee plot analysis for FTD
uptake in the everted sacs.
Fig.3 Effect of Na+ ，pyrimidine nucleosides and
Na+-K+-ATPase inhibitors on the uptake of FTD
using everted sacs method
**p < 0.01, ***p < 0.001
Fig.4 Uptake of FTD by Xenopus laevis
oocytes injected with rCNT1, rCNT2 cRNA
or waters
り(Fig. 6)，FTD の取り込みは thymidine 添
加によって半分程度にまで低下した．
⑤ rCNT1 を発現させた Caco-2 細胞を用いた
膜透過性試験
Caco-2 細胞には CNT1 が発現していない．
そこで，rat CNT1 を発現させた細胞を用い
て FTD の膜透過性を評価した．その結果，
Mock 細胞では FTD の膜透過性は Mannitol
と同程度であったが，CNT1 を発現させた
Caco-2 細胞ではその膜透過性は著しく増
Fig.5 Concentrations-dependent uptake
of FTD by Xenopus laevis oocytes
injected with rCNT1 cRNA.
加し，Metoprolol と同程度以上の高い膜透
過性を示した．
[結論]
FTD はラットおいて高い吸収率を示し，
小腸全域において吸収されることを明らか
にした．また，in vitro の膜透過性が in vivo
を反映していなかったことから，その吸収
メカニズムについて検討を行ったところ，
FTD は核酸トランスポーターである CNT1
の良好な基質であり，FTD の吸収に CNT1
Fig.6 Inhibitory effect of thymidine on FTD
uptake based on the in situ single-pass
perfusion method using rats small intestine
*p < 0.05
が寄与していることを明らかとした．また，Caco-2 細胞において FTD が低膜透過性を示し
た原因は CNT1 が発現していなかったためであった．
結論として，ラットにおける FTD の消化管吸収は良好で，その吸収に CNT1 が重要な役
割を果たしていた．FTD はヌクレオシドアナログであるため，他のヌクレオシドアナログ
の吸収においても CNT1 が関与している可能性が本研究の結果から示唆された．
[引用論文]
1) Lu H et al., Drug Metab Dispos.; 32 (12) : 1455-1461 (2004)
[学位申請論文の基礎となる原著]
Takashige Okayama, Kunihiro Yoshisue, Keizo Kuwata, Masahito Komuro, Shigeru Ohta, and Sekio
Nagayama
Involvement of concentrative nucleoside transporter 1 in intestinal absorption of trifluorothymidine,
a novel antitumor nucleoside, in rats.
Journal of Pharmacology and Experimental Therapeutics. in press.