此次，关东化学株式会社，作为与东京工业大学生命理工学院生命理工学系的姶昭苑教授们的共同研究的成果，为了高效率地制作从人iPS细胞由来的小肠前体细胞成熟化了的人肠道上皮细胞的培养基「ciKIC® IEC Maturation Medium“发售了。通过使用本培养基，可以制作对药剂的吸收、代谢的解析有用的人iPS细胞由来的肠道上皮模型。
目录
医药品开发中的课题
在医药品的开发阶段，有确认候补化合物的药效和安全性的各种试验，如果出现副作用等问题，就会被迫中止开发。特别是在人的临床试验阶段的下降，至今为止的巨大成本（研究费和时间）的损失是无法计量的。为了防止这样的事态发生，在开发的初期阶段（非临床试验阶段）如何能高精度地预测生物体内的行为变得重要。
开发初期阶段的传统试验法
使用实验动物的非临床性能试验
在进行人的临床性能试验之前，一般会对大鼠、狗、猴子等实验动物给予医药品候补化合物，调查其在体内的行为。动物实验的优点是可以将药物的体内动态作为一个个体进行调查，缺点是种类差异很大（课题①）。例如，有报告称，使用CYP3A4的基质咪唑啉时，人的生物利用度（BA）约为33%，而大鼠为1.1%，狗为15.1%，猴子为2.1%1)。这样，在使用了实验动物非临床性能试验中，在一部分药物中存在种差大的情况，即使是通过了动物实验的候补化合物，在临床性能试验阶段对人给药时也没有观察到预期的药效可能会发生意外的副作用。另外，近年来，从爱护动物的观点出发，对实验动物的3R原则，即置换、削减、减轻痛苦的意识提高，要求代替不使用实验动物的方法。
使用组织模型的非临床性能试验
使用在培养板上培养了一定期间的人由来的细胞的试验方法，除了动物实验的削减之外，种差的问题也能消除，作为动物实验的代替技术被期待。用于试验的人细胞，使用由健康的人提供的细胞对试验结果的普遍性和强健性有效，但是为了制药研究稳定地得到该细胞在伦理上是极其困难的。因此，很多试验方法都使用了容易获得、品质比较稳定的株化细胞，但与生物来源的细胞相比，多数情况下都承认生物本来的功能不足。针对这样的课题，从ES/iPS细胞和间叶系干细胞等分化诱导适合各种试验的细胞的研究正在盛行。
肠道上皮模型的必要性
在药品的开发过程中需要进行非常多的试验，这里仅对药品被体内吸收的工序进行说明。为了把医药品送到目的组织的给药方法有各种各样的方法，不过，最普通的口服药的情况，通过存在于肠道的肠道上皮细胞被血中吸收。肠道上皮细胞因为表达着各种各样的转运体和药物代谢酶，与药物的体内动态有很大的关系。因此，特别是在肠道上皮细胞中的吸收以及代谢的评价，是预测与药物的给药量相应的有效性和安全性的重要项目之一2)。
在肠道上皮模型的情况下，一般利用来自人结肠癌的Caco-2细胞。Caco-2模型的优点是容易入手和培养操作，部分再现了人肠道上皮的功能3)。但是，缺点是，在人肠道上皮中表达的基因没有一部分表达（课题②），另外，主要的药物代谢酶（CYP3A4）的活性不充分（课题③），因此很难高精度地评价药物的吸收、代谢。因此，强烈希望有更像人体生物体细胞的肠道上皮模型。
用开发培养基培养的人iPS细胞来源的肠道上皮模型
本公司产品ciKIC® 使用IEC Maturation Medium制作的人iPS细胞来源的肠道上皮模型，克服了以往动物实验及组织模型（Caco-2模型）的课题①～③。
本模型是从人iPS细胞分化诱导的肠道上皮细胞4), 5), 6)（使用专利5875007的东京工业大学的技术）制作的组织模型7)（课题①的解决）。作为人iPS细胞来源肠道上皮细胞株式会社Reprocel销售的“StemRNA Entero”是细胞培养用插入物ad-MED比特利格尔®2（24 well）播种（Day0），从Day5开始本培养基（ciKIC® 通过使用IEC MM）进行培养，可以制作人肠道上皮模型（图1）。
通过上述方法制作人iPS细胞来源的肠道上皮模型（以下称为制作模型），不仅表达了参与药剂的吸收、代谢、排出的主要转运体及代谢酶的基因在Caco-2模型中几乎没有发现表达的肠相关标记基因（MUC2, CYP3A4, UGT1A1）（课题②的解决，图2）。通过荧光免疫染色也发现了生物体内肠道上皮存在的蛋白质的表达（图3），制作模型显示了与生物体肠道上皮相似的基因表达模式以及蛋白质的表达。同时，透射型电子显微镜观察的结果，制作模型有1~1.5μm（与人小肠同等程度）的微绒毛，构造性也具备人小肠的特征（图4）。并且，使用CYP3A4的基质咪唑啉进行代谢活性评价的结果，确认了在制作模型中维持比Caco-2模型的活性高的长期（课题③的解决，图5）对于传统的Caco-2模型很难进行的长期药剂的评价也很有用。
根据以上的结果，使用此次开发的培养基培养了的人iPS细胞由来肠道上皮模型，克服着Caco-2模型的课题（基因表达，代谢功能），作为新的in vitro模型的活用被期待。
参考文献
1）西村友宏、药剂学、67（6）、407-410（2007）
2）家入一郎，临床药理，44（3），268-272（2013）
3）M.Shimizu,J. Jpn. Soc. Nutr. Food Sci., 56, 251-255(2003).
4）S.Ogaki et al.,Sci. Rep., 5, 17297 (2015).
5）姶昭苑、药剂学、78（4）、170-174（2018）
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7）S.Yoshida et al.,Stem Cell Rep., 16, 1-14 (2021).
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研究发表
论文
- Generation of human-induced pluripotent stem cell-derived functional enterocyte-like cells for pharmacokinetic studies
S.Yoshida, T.Honjo, K.Iino, R.Ishibe, S.Leo, T.Shimada, T.Watanabe, M.Ishikawa, K.Maeda, H.Kusuhara, N.Shiraki, S.Kume
Stem Cell Reports, Vol.16, 1–14(2021).
学会发表
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