JP2007114091A - Screening method of drugs - Google Patents

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Tomohisa Ishikawa
智久 石川
Hidehiko Yamada
英彦 山田
Hiroyasu Yamamoto
博保 山本
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Tokyo Institute of Technology NUC
Nihon Waters KK
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Tokyo Institute of Technology NUC
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To construct a system capable of developing a method for measuring the drug transport of a drug transporter with high sensitivity, without having to use using a radiation label body to apply the same to the screening or the like of the lead compound of a pharmaceutical enterprise. <P>SOLUTION: The screening method of the drugs transported by the drug transporter is constituted of a process for preparing a cell membrane vehicle from cells which develops the drug transporter; a process for bringing the obtained cell membrane vehicle into contact with a drug to be inspected in the presence of ATP (adenosine triphosphate); a process for trapping the cell membrane vehicle having come into contact with the drug to be inspected; a process for solubilizing the trapped cell membrane vehicle, to obtain a liquid extract having extracted the drug to be inspected taken in the cell membrane vehicle; a process for obtaining a measuring sample, by removing components other than the drug to be inspected from the liquid extract; and a process for quantifying the amount of the drug to be inspected in the measuring sample by a liquid chromatograph and tandem mass analysis (LC/MS/MS). <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、薬物トランスポーターにより輸送される薬物のスクリーニング方法に関する。   The present invention relates to a method for screening a drug transported by a drug transporter.

トランスポーターは細胞の膜を物質が通過する際に必要な通路を形成し、本来は栄養素等の生体機能維持に必須である物質もしくは体内代謝産物等を、体内に吸収、代謝もしくは排泄するのに重要な役割を果たしている。そして、このようなトランスポーターがこれらの物質もしくは体内代謝産物等と類似の構造を有する薬物をも認識することから、特に輸送基質として薬物を考えた場合に薬物トランスポーターと称されている。一つの薬物トランスポーターが認識する基質の種類は多く、その基質認識部位と類似性がない構造の薬物を輸送することもあり、その薬物選択の機構は不明な点が多い。   The transporter forms a pathway necessary for substances to pass through the cell membrane, and is intended to absorb, metabolize, or excrete substances that are essential for maintaining biological functions such as nutrients or metabolites in the body. Plays an important role. And since such a transporter also recognizes a drug having a structure similar to these substances or in-vivo metabolites, it is called a drug transporter particularly when a drug is considered as a transport substrate. There are many types of substrates recognized by one drug transporter, and a drug having a structure not similar to the substrate recognition site may be transported, and the mechanism of drug selection is unclear.

このような薬物トランスポーターとしては、ABC(ATP結合部位)トランスポーター、有機イオントランスポーター、ペプチドトランスポーター等が知られており、たとえばABCトランスポーターは、ヒトゲノム解析から、約50種類のABCトランスポーター遺伝子の存在が予測されている。   As such drug transporters, ABC (ATP binding site) transporters, organic ion transporters, peptide transporters, and the like are known. For example, ABC transporters include about 50 types of ABC transporters from human genome analysis. The presence of a gene is predicted.

P-糖蛋白(ABCB1)やcMOAT/MRP2(ABCC2)、BCRP(ABCG2)といったABCトランスポーターは多種多様な薬剤を輸送する性質をもっており、創薬の開発段階で薬剤のヒト体内動態や薬剤応答性に深く影響することが最近の研究によって明らかになっている。しかしながら、多種類の化合物をスクリーニングするシステムは現在まだ充分には確立していない。例えあったとしても、後述するように放射ラベル体を用いた輸送実験とATPase活性を測定する方法である。製薬企業において、新薬を探索する段階にトランスポーターのスクリーニング系を導入したくても、すべてのリード化合物を放射ラベル化するのは経費がかかり過ぎ、非現実的である。   ABC transporters, such as P-glycoprotein (ABCB1), cMOAT / MRP2 (ABCC2), and BCRP (ABCG2), transport a wide variety of drugs. Recent studies have shown that it has a profound effect on However, a system for screening many kinds of compounds has not been fully established yet. Even if there is an analogy, as will be described later, it is a transport experiment using a radiolabel and a method for measuring ATPase activity. Even if a pharmaceutical company wants to introduce a screening system for transporters when searching for new drugs, it is too expensive and impractical to radiolabel all lead compounds.

現在、創薬において前臨床および臨床開発の段階で数多くの開発候補化合物がドロップアウトすることは、憂慮すべき重大な問題である。開発中止のケースの約50%は薬物動態の不具合(即ち、低い吸収率、低血中濃度レベル、速いクリアランス等)と毒性に起因する。多くの製薬企業は新薬開発のコストが上昇するに従い、新薬の探索と開発戦略を真剣に再検討し始めている。創薬のスピードアップ化には薬物動態のスクリーニングを探索研究の初期段階から取り入れる必要がある。   Currently, the dropout of a large number of development candidate compounds in the preclinical and clinical development stages of drug discovery is a serious and serious problem. Approximately 50% of discontinued cases are due to pharmacokinetic defects (ie, low absorption rates, low blood levels, fast clearance, etc.) and toxicity. Many pharmaceutical companies are beginning to seriously re-examine new drug discovery and development strategies as new drug development costs increase. To speed up drug discovery, pharmacokinetic screening must be incorporated from the initial stage of exploratory research.

ABCトランスポーターの薬剤輸送能力を評価する方法として次の4つの方法が現在報告されているが、大量の化合物をスクリーニングするにあたって、それぞれ潜在的な問題点を持つ。
(1)細胞レベルでの薬剤の輸送または阻害測定:培養細胞を用いるので、大量の化合物 のスクリーニングに不向き、かつ実験値にバラツキが出て動的解析が困難である。
(2)細胞膜画分を用いたATPase活性測定:基質の輸送にともなうABCトランスポーター のATPase活性を測定するものであるが、細胞膜画分に内在する他のATPase活性が高 く、シグナル/ノイズ比が不十分である(たとえば、本発明者はATPase活性を測定 するスクリーニング系を構築したが、その方法は現在のところ、P-糖蛋白(ABCB1) とBCRP(ABCG2)しか適用できない。)
(3)[32P]-8-azido-ATPの光親和ラベリングによる測定:細胞膜画分を用いたcell-free 系で、 ABCトランスポーターが基質を認識するとともにATP結合部位にATPを結合す る性質を用いて、[32P]-8-azido-ATPの光親和ラベリングする。ゲル電気泳動によ って蛋白質を分離するので、大量の化合物をスクリーニングするには不適当である 。
(4)ABCトランスポーターを発現させた細胞の細胞膜ベシクルを用いて、放射ラベルし た化合物の膜ベシクル内への取り込みを液体シンチレーションカウンターで測定す る方法:この方法は最も感度が優れて、輸送過程そのものを測定できる利点をもつ 一方、放射ラベル化合物を使用しなくてはならない。したがって放射能取り扱い施 設と放射ラベル化が必要である。
The following four methods are currently reported as methods for evaluating the drug transport ability of ABC transporters, but each has potential problems when screening a large amount of compounds.
(1) Measurement of drug transport or inhibition at the cellular level: Since cultured cells are used, it is unsuitable for screening large amounts of compounds, and the experimental values vary, making dynamic analysis difficult.
(2) Measurement of ATPase activity using cell membrane fraction: ATPase activity of ABC transporter accompanying transport of substrate is measured, but other ATPase activities inherent in the cell membrane fraction are high and signal / noise ratio is high. (For example, the present inventor has constructed a screening system for measuring ATPase activity, but the method is currently applicable only to P-glycoprotein (ABCB1) and BCRP (ABCG2)).
(3) Measurement by photoaffinity labeling of [ 32 P] -8-azido-ATP: In cell-free system using cell membrane fraction, ABC transporter recognizes substrate and binds ATP to ATP binding site. Using properties, [ 32 P] -8-azido-ATP is photoaffinity labeled. Since proteins are separated by gel electrophoresis, they are unsuitable for screening large quantities of compounds.
(4) Using a cell membrane vesicle of a cell expressing ABC transporter to measure the incorporation of the radiolabeled compound into the membrane vesicle using a liquid scintillation counter: this method is the most sensitive and transportable. While having the advantage of measuring the process itself, radiolabeled compounds must be used. Therefore, radioactivity handling facilities and radiolabeling are necessary.

本発明は、放射ラベル体を用いずに、薬物トランスポーターの薬剤輸送を高感度に測定する方法を開発して、製薬企業のリード化合物のスクリーニング等に応用できるシステムを構築することを目的とする。そのために、ABCトランスポーターを発現させた細胞の細胞膜ベシクル輸送系とLC/MS/MSとを組み合わせて、高感度測定を実現し、さらには、たとえば96ウェルまたは384ウェルフィルタープレート等を用いることによりサンプル処理時間を短縮し、高速スクリーニングを実現することを目的とする。   An object of the present invention is to develop a method for measuring drug transport of a drug transporter with high sensitivity without using a radiolabel, and to construct a system that can be applied to screening of lead compounds of pharmaceutical companies. . For this purpose, the cell membrane vesicle transport system of cells expressing ABC transporter is combined with LC / MS / MS to realize high-sensitivity measurement, and by using, for example, a 96-well or 384-well filter plate The purpose is to shorten the sample processing time and realize high-speed screening.

本発明は、上記の課題を解決するために以下の発明を提供する。
(1)薬物トランスポーターを発現している細胞から細胞膜ベシクルを調製すること;得られた細胞膜ベシクルをATP(アデノシン3リン酸)存在下に被検薬物と接触させること;被検薬物と接触した細胞膜ベシクルをトラップすること;トラップした細胞膜ベシクルを可溶化して、細胞膜ベシクル内に取り込まれた被検薬物を抽出した抽出溶液を得ること;この抽出溶液から被検薬物以外の成分を除去して測定用試料を得ること;ならびにこの測定用試料中の被検薬物量を液体クロマトグラフおよびタンデム質量分析(LC/MS/MS)により定量すること、を特徴とする薬物トランスポーターにより輸送される薬物のスクリーニング方法;
(2)薬物トランスポーターがABCトランスポーターである(1)記載の薬物のスクリーニング方法;
(3)細胞膜ベシクルをウェルフィルタープレートでトラップする(1)もしくは(2)記載の薬物のスクリーニング方法;
(4)トラップした細胞膜ベシクルを洗浄し、ついで可溶化する(1)〜(3)のいずれか記載の薬物のスクリーニング方法;ならびに
(5)被検薬物以外の成分が膜蛋白質、リン脂質および可溶化剤を含む(1)〜(4)のいずれか記載の薬物のスクリーニング方法、
にある。
The present invention provides the following inventions in order to solve the above problems.
(1) preparing a cell membrane vesicle from cells expressing a drug transporter; contacting the obtained cell membrane vesicle with a test drug in the presence of ATP (adenosine triphosphate); contacting with the test drug Trap the cell membrane vesicles; solubilize the trapped cell membrane vesicles to obtain an extraction solution in which the test drug incorporated in the cell membrane vesicles is extracted; remove components other than the test drug from the extraction solution Obtaining a measurement sample; and quantifying the amount of a test drug in the measurement sample by liquid chromatography and tandem mass spectrometry (LC / MS / MS), and a drug transported by a drug transporter Screening method of
(2) The drug screening method according to (1), wherein the drug transporter is an ABC transporter;
(3) The drug screening method according to (1) or (2), wherein cell membrane vesicles are trapped with a well filter plate;
(4) The method for screening a drug according to any one of (1) to (3), wherein the trapped cell membrane vesicle is washed and then solubilized; and (5) components other than the test drug are membrane proteins, phospholipids and A method for screening a drug according to any one of (1) to (4), which comprises a solubilizing agent;
It is in.

本発明のスクリーニング方法によれば、リード化合物を放射ラベル化する必要がなく、LC/MS/MSにより高感度測定ができる。しかも96ウェルまたは384ウェルフィルタープレートを用いることによりサンプル処理時間を短縮し、高速スクリーニングを実現することができる。従って、当該スクリーニング方法を導入することにより、薬物動態の問題で新薬が開発段階でドロップアウトする確率は大幅に減少して、製薬企業等では多額の研究開発費をコストダウンできるものと予測される。   According to the screening method of the present invention, it is not necessary to radiolabel the lead compound, and highly sensitive measurement can be performed by LC / MS / MS. Moreover, by using a 96-well or 384-well filter plate, the sample processing time can be shortened and high-speed screening can be realized. Therefore, by introducing the screening method, the probability that a new drug will drop out in the development stage due to pharmacokinetic problems is greatly reduced, and pharmaceutical companies are expected to be able to reduce the amount of research and development costs. .

本発明の薬物のスクリーニング方法は、薬物トランスポーターを発現している細胞から細胞膜ベシクルを調製すること;得られた細胞膜ベシクルをATP(アデノシン3リン酸)存在下に被検薬物と接触させること;被検薬物と接触した細胞膜ベシクルをトラップすること;トラップした細胞膜ベシクルを可溶化して、細胞膜ベシクル内に取り込まれた被検薬物を抽出した抽出溶液を得ること;この抽出溶液から被検薬物以外の成分を除去して測定用試料を得ること;ならびにこの測定用試料中の被検薬物量を液体クロマトグラフおよびタンデム質量分析(LC/MS/MS)により定量すること、を含む。   The drug screening method of the present invention comprises preparing a cell membrane vesicle from a cell expressing a drug transporter; contacting the obtained cell membrane vesicle with a test drug in the presence of ATP (adenosine triphosphate); Trapping cell membrane vesicles that have come into contact with the test drug; solubilizing the trapped cell membrane vesicles to obtain an extraction solution in which the test drug incorporated into the cell membrane vesicles is extracted; And obtaining a measurement sample; and quantifying the amount of a test drug in the measurement sample by liquid chromatography and tandem mass spectrometry (LC / MS / MS).

薬物トランスポーターとしては、特に制限されず、ABCトランスポーター、有機イオントランスポーター、ペプチドトランスポーター等が挙げられ、ヒトABCトランスポーターとしてはABCB1(P-糖蛋白質、MDR1)、ABCG2(BCRP)が好適に用いられる。   Drug transporters are not particularly limited, and include ABC transporters, organic ion transporters, peptide transporters, etc., and ABCB1 (P-glycoprotein, MDR1) and ABCG2 (BCRP) are suitable as human ABC transporters Used for.

薬物トランスポーターを発現している細胞から細胞膜ベシクルを調製する際には、常法を用いることができる。   When preparing a cell membrane vesicle from a cell expressing a drug transporter, a conventional method can be used.

たとえば、ABC蛋白質をコードするcDNAを抗生物質耐性発現ベクターに組み込み、培養細胞にトランスフェクションし、この細胞を抗生物質の存在下で培養してABC蛋白質発現ベクターを発現する細胞を選択し、これを大量培養する。ついで、このABC蛋白質発現細胞を集め、破砕して遠心により目的とする細胞膜ベシクルを得る。   For example, a cDNA encoding ABC protein is incorporated into an antibiotic resistance expression vector, transfected into a cultured cell, this cell is cultured in the presence of an antibiotic, and a cell expressing the ABC protein expression vector is selected and used. Mass culture. Subsequently, the ABC protein-expressing cells are collected, crushed and centrifuged to obtain a target cell membrane vesicle.

ついで、本発明方法においては、得られた細胞膜ベシクルをATP存在下に被検薬物と接触させる。たとえばABCトランスポーターを発現させた細胞から細胞膜ベシクルを調製し、ATP存在下、被検薬物とともにインキュベートする。ABCトランスポーター質の基質となる薬物は膜ベシクル内に取り込まれる。一方、基質にならない薬物は取り込まれない。   Next, in the method of the present invention, the obtained cell membrane vesicle is brought into contact with a test drug in the presence of ATP. For example, cell membrane vesicles are prepared from cells expressing ABC transporter, and incubated with a test drug in the presence of ATP. Drugs that serve as substrates for ABC transporters are incorporated into membrane vesicles. On the other hand, drugs that do not become substrates are not taken up.

ついで、この被検薬物と接触した細胞膜ベシクルをウェルフィルタープレートにトラップし、さらに細胞膜ベシクルを可溶化して、細胞膜ベシクル内に取り込まれた被検薬物を抽出した抽出溶液を得る。細胞膜ベシクルのトラップは種々の方法によることができるが、好適には96ウェルまたは384ウェル等のウェルフィルタープレートが用いられる。たとえば、膜ベシクルを96ウェルフィルタープレート(ウェル径0.2〜0.4 μm)でトラップして、緩衝液で洗浄する。次いで膜ベシクルを可溶化して、内部に蓄積した薬物を抽出する。可溶化剤として、NaOH溶液, DMSO(ジメチルスルホキシド)等の溶媒、各種界面活性剤等を用いることができる。たとえば、10 mM NaOH溶液を使用することによって容易に膜ベシクルを回収率良く可溶化することができる。   Next, the cell membrane vesicle that has come into contact with the test drug is trapped on a well filter plate, and the cell membrane vesicle is further solubilized to obtain an extraction solution in which the test drug taken into the cell membrane vesicle is extracted. Cell membrane vesicles can be trapped by various methods, but a well filter plate such as 96-well or 384-well is preferably used. For example, membrane vesicles are trapped with a 96-well filter plate (well diameter 0.2-0.4 μm) and washed with buffer. Next, the membrane vesicle is solubilized to extract the drug accumulated inside. As the solubilizer, a solvent such as NaOH solution, DMSO (dimethyl sulfoxide), various surfactants, and the like can be used. For example, membrane vesicles can be easily solubilized with good recovery by using a 10 mM NaOH solution.

ついで、この抽出溶液からの被検薬物以外の成分を除去して測定用試料を得る。被検薬物以外の成分としては膜蛋白質、リン脂質および可溶化剤が含まれる。このためにも、上記のウェルフィルタープレートが好適に用いられる。   Next, components other than the test drug are removed from the extracted solution to obtain a measurement sample. Components other than the test drug include membrane proteins, phospholipids, and solubilizers. For this purpose, the well filter plate is preferably used.

本発明においては、膜ベシクルを可溶化して、内部に蓄積した被検薬物を完全に抽出し、脱塩/除蛋白質の処理をするステップが特に重要である。最も好適には、回収率を実質的に100%とする。また、たとえば96ウェルフィルタープレート等を用いることにより作業を簡便化して、高速スクリーニングを実現させることができる。   In the present invention, the step of solubilizing the membrane vesicle, completely extracting the test drug accumulated therein, and subjecting it to desalting / deproteinization is particularly important. Most preferably, the recovery rate is substantially 100%. Further, for example, a 96-well filter plate or the like can be used to simplify the operation and realize high-speed screening.

さらに本発明においては、上記測定用試料中の被検薬物量を液体クロマトグラフおよびタンデム質量分析計(LC/MS/MS)により定量する。好適には、たとえば96ウェルフィルタープレート対応のオートサンプラーと適切なカラムおよび溶出液を装備したLC/MS/MSにより、被検薬物を測定する。標準サンプルとの比較により、膜ベシクルに取り込まれた被検薬物をの量を定量的に算出することができる。LC/MS/MS分析においては、まず測定用試料を高速液体クロマトグラフ(HPLC)で分離して、溶出成分をイオン化室に導入し、イオン化してMSスペクトルを得る。すなわち第1のMSでイオンを選択し衝突室で不活性ガスを衝突させてイオンを解離させて、第2のMSで特定イオンを選別し、分析することにより、選択性良く、高感度の分析値を得ることができる。   Further, in the present invention, the amount of the test drug in the measurement sample is quantified with a liquid chromatograph and a tandem mass spectrometer (LC / MS / MS). Preferably, the test drug is measured, for example, by LC / MS / MS equipped with an autosampler compatible with a 96-well filter plate and an appropriate column and eluent. By comparing with the standard sample, the amount of the test drug taken into the membrane vesicle can be quantitatively calculated. In the LC / MS / MS analysis, first, a measurement sample is separated by high performance liquid chromatography (HPLC), an eluted component is introduced into an ionization chamber, and ionized to obtain an MS spectrum. That is, by selecting ions in the first MS, colliding with an inert gas in the collision chamber to dissociate the ions, and selecting and analyzing specific ions in the second MS, it is possible to analyze with high selectivity and high sensitivity. A value can be obtained.

本発明方法は、試験化合物を放射ラベルする必要がなく、たとえば96ウェルフィルタープレートを用いることにより高速自動化スクリーニング装置へ応用することができるので、製薬企業のリード化合物のスクリーニング等に適用できる。LC/MS/MSを応用する本方法は、創薬において薬剤輸送という観点から多種類のリード化合物をスクリーニングすることを可能にして、バイオアベイラビリテイー(小腸での吸収)が高い薬剤や中枢神経系で選択的に作動する薬剤、あるいは新規の制癌剤の探索開発等に応用できる利点を持つ。さらに、ゲノム解析で得られた新規ABCトランスポーターの機能解析において、未知の基質を探索するスクリーニング法としても応用できる。   The method of the present invention does not need to be radiolabeled with a test compound, and can be applied to a high-speed automated screening apparatus by using, for example, a 96-well filter plate. This method of applying LC / MS / MS makes it possible to screen many kinds of lead compounds from the viewpoint of drug transport in drug discovery, and drugs with high bioavailability (absorption in the small intestine) It has the advantage that it can be applied to exploration and development of drugs that act selectively in the nervous system or new anticancer agents. Furthermore, it can be applied as a screening method for searching for unknown substrates in the functional analysis of the novel ABC transporter obtained by genome analysis.

以下、実施例により本発明をさらに詳細に説明する。
実施例1
(A)ABCG2を発現する昆虫細胞膜の調製
ヒトABCトランスポーターを昆虫細胞に発現させて、その細胞膜を用いて機能解析を行った。まずABCG2のcDNAをベクター (pFastBac1) に組み込んだ。ベクターから発現用バクミドを作成した後、昆虫細胞に遺伝子改変ウイルスを感染させ、トランスポーターのタンパク質を発現させた。その方法は以下の通りである。
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples.
Example 1
(A) Preparation of insect cell membrane expressing ABCG2 Human ABC transporter was expressed in insect cells, and functional analysis was performed using the cell membrane. First, ABCG2 cDNA was incorporated into a vector (pFastBac1). After the expression bacmid was prepared from the vector, insect cells were infected with the genetically modified virus to express the transporter protein. The method is as follows.

ABCG2のcDNAをもつpFastBac1ベクターをDH10Bacコンピテントセルに形質転換し、ABCG2のcDNAをバクミドに組み換えた。その後、組み換えバクミドをCellfectin試薬 (Invitrogen Co.) を用いてSf9昆虫細胞に遺伝子導入することにより、ABCG2のcDNAをゲノム中にもつ遺伝子改変ウイルスを得た。Sf9昆虫細胞にこの遺伝子改変ウイルスを感染させ、ABCG2タンパク質を発現させた。   The pFastBac1 vector carrying ABCG2 cDNA was transformed into DH10Bac competent cells, and ABCG2 cDNA was recombined into bacmid. Thereafter, the recombinant bacmid was introduced into Sf9 insect cells using Cellfectin reagent (Invitrogen Co.) to obtain a genetically modified virus having ABCG2 cDNA in the genome. Sf9 insect cells were infected with this genetically modified virus to express ABCG2 protein.

ABCG2タンパク質の発現を確認するために、ABCG2特異的モノクローナル抗体BXP-21 (SIGNET) を用いたウェスタンブロッティングを行った。タンパク質を転写したニトロセルロース膜をp0.5%(w/v) スキムミルク含有TTBS (0.05% Tween 20含有TBS) でブロッキングした後、0.5%(w/v) スキムミルク含有TTBSで500倍に希釈したBXP-21に室温で1.5時間浸して抗原抗体反応を行った。ニトロセルロース膜をTTBSで良く洗浄し、0.5%(w/v) スキムミルク含有TTBSで3000倍に希釈した抗マウスIgG抗体に室温で1時間浸して二次抗体反応を行った。ニトロセルロース膜をTTBSで良く洗浄した後、Western Lightning Chemiluminescence Reagent Plusに浸し、その化学発光をLumino Imaging Analyzer FAS-1000 (TOYOBO Co., Ltd.) で検出した。
(B)膜ベシクルを用いて輸送活性のスクリーニングとサンプルの調製
ABCG2を発現させた昆虫細胞から形質膜を調製し、その膜ベシクルを用いて輸送活性のスクリーニングを行った。高速スクリーニング方法では96ウェルフィルタープレート (日本ミリポア社製「MultiScreen」) と自動化システム (バイオテック社製「EDR384S」) を用いてスピード化を図った。ABCG2の基質であるメトトレキセート (MTX) を用いて輸送活性を調べた。
MTX輸送測定の標準的アッセイ系は次のとおりである。
In order to confirm the expression of ABCG2 protein, Western blotting using ABCG2-specific monoclonal antibody BXP-21 (SIGNET) was performed. The protein-transferred nitrocellulose membrane was blocked with p0.5% (w / v) skim milk-containing TTBS (0.05% Tween 20-containing TBS) and then diluted 500-fold with TTBS containing 0.5% (w / v) skim milk. -21 was soaked at room temperature for 1.5 hours for antigen-antibody reaction. The nitrocellulose membrane was thoroughly washed with TTBS, and a secondary antibody reaction was performed by immersing in an anti-mouse IgG antibody diluted 3000 times with TTBS containing 0.5% (w / v) skim milk at room temperature for 1 hour. The nitrocellulose membrane was thoroughly washed with TTBS, then immersed in Western Lightning Chemiluminescence Reagent Plus, and the chemiluminescence was detected with Lumino Imaging Analyzer FAS-1000 (TOYOBO Co., Ltd.).
(B) Screening of transport activity using membrane vesicles and sample preparation
Plasma membranes were prepared from insect cells expressing ABCG2, and transport activity was screened using the membrane vesicles. In the high-speed screening method, a 96-well filter plate (Nihon Millipore “MultiScreen”) and an automated system (Biotech “EDR384S”) were used to increase the speed. Transport activity was examined using methotrexate (MTX), a substrate of ABCG2.
The standard assay system for MTX transport measurement is as follows.

53 μl 250 mMショ糖・10 mM Tris/HEPES (pH7.4) 溶液
30 μl 3.33 mM ATP・33.3 mM クレアチンリン酸・33.3 mM MgCl2
(または 33.3 mM クレアチンリン酸・33.3 mM MgCl2)
5 μl 2 mg/ml クレアチンキナーゼ
2 μl 10 mM MTX (最終濃度200 μM)
10 μl Sf9細胞膜サンプル (計50 μg タンパク質)
計100 μl
インキュベーションを37℃で行った。反応開始から0, 10, 20分後、反応混液に氷冷した250 mMショ糖・2 mM EDTA・10 mM Tris/HEPES (pH7.4) 溶液1 mlを速やかに加えて、反応を停止させた。その溶液を270 μlずつMillipore 「MultiScreenのウェルに注いで、吸引した。そして氷冷した250 mMショ糖・10 mM Tris/HEPES (pH7.4) 溶液200 μlで各ウェルを4回洗浄した。細胞膜ベシクルに取り込まれたMTXを定量するために、各ウェルに200 μl の10 mM NaOH溶液を加え、室温で10分間静置した。この処理によって膜ベシクルは壊れて、その内部に閉じ込められていたMTXがNaOH溶液に溶け出してきた(回収率99%以上)。その後、吸引により底部フィルターを通して、新しい96ウェルプレートに そのNaOH溶液を移した。
53 μl 250 mM sucrose / 10 mM Tris / HEPES (pH7.4) solution
30 μl 3.33 mM ATP, 33.3 mM creatine phosphate, 33.3 mM MgCl 2
(Or 33.3 mM creatine phosphate / 33.3 mM MgCl 2 )
5 μl 2 mg / ml creatine kinase
2 μl 10 mM MTX (final concentration 200 μM)
10 μl Sf9 cell membrane sample (total 50 μg protein)
100 μl total
Incubations were performed at 37 ° C. 0, 10 and 20 minutes after the start of the reaction, 1 ml of a 250 mM sucrose / 2 mM EDTA / 10 mM Tris / HEPES (pH 7.4) solution cooled in ice was rapidly added to the reaction mixture to stop the reaction. . 270 μl of the solution was poured into the Millipore “MultiScreen well and aspirated. Each well was washed four times with 200 μl of an ice-cooled 250 mM sucrose / 10 mM Tris / HEPES (pH 7.4) solution. In order to quantify MTX incorporated into cell membrane vesicles, 200 μl of 10 mM NaOH solution was added to each well and allowed to stand at room temperature for 10 minutes. By this treatment, the membrane vesicles were broken, and the MTX trapped in the vesicles was dissolved in the NaOH solution (recovery rate 99% or more). The NaOH solution was then transferred to a new 96-well plate through the bottom filter by aspiration.

次いで除タンパクをするために、サンプル溶液50μlに対して100μlのアセトニトリルを添加して遠心分離を行った。その上清10μlを採取し、milli-Q水190μlと混ぜて測定用サンプルとした。
(C)LC/MS/MSによる定量的分析
上述のサンプルをLC/MS/MSを用いて定量的に分析した。使用した機器は以下の通りである。
Subsequently, in order to deproteinize, 100 μl of acetonitrile was added to 50 μl of the sample solution and centrifuged. 10 μl of the supernatant was collected and mixed with 190 μl of milli-Q water to obtain a measurement sample.
(C) Quantitative analysis by LC / MS / MS The above samples were quantitatively analyzed using LC / MS / MS. The equipment used is as follows.

LC(液体クロマトグラフィー):「Waters 2695セパレーションモジュール」
MS/MS(質量分析):「Waters Quattro micro API」
まず、標準MTXサンプルをLC(液体クロマトグラフィー)にかけて、溶出時間を測定した(図1のA)。カラムには40°Cに保温したAtlantis dC18 3mm, 2.1 x 150 mm逆相カラムを用いた。LCの移動相はA, B, Cの3相からなり、以下のグラジエントをかけた。流速は0.2 ml/minとした。この条件で、MTXの溶出時間は7.61分であった。
LC (Liquid Chromatography): “Waters 2695 Separation Module”
MS / MS (mass spectrometry): “Waters Quattro micro API”
First, the standard MTX sample was subjected to LC (liquid chromatography), and the elution time was measured (A in FIG. 1). The column used was an Atlantis dC 18 3 mm, 2.1 x 150 mm reverse phase column kept at 40 ° C. The mobile phase of LC consists of three phases A, B, and C, and the following gradient was applied. The flow rate was 0.2 ml / min. Under these conditions, the elution time of MTX was 7.61 minutes.

時間(min) A(%) B(%) C(%)
0 80 10 10
10 0 90 10
12 80 10 10
MTXをイオン化するには、大気圧イオン化法で、一般的なESI(Electron Spray ionization)で測定を行なった。MS1スキャンモードで、MTXの最適コーン電圧(引き込み電圧)を検討し、その各々のコーン電圧におけるMTXのマススペクトルを図1のBに示す。最適コーン電圧は30Vであり、MTXは1価のプロトン化分子(m/z=455)として観測された。
Time (min) A (%) B (%) C (%)
0 80 10 10
10 0 90 10
12 80 10 10
In order to ionize MTX, measurement was performed by general ESI (Electron Spray ionization) by an atmospheric pressure ionization method. In MS1 scan mode, the optimum cone voltage (pull-in voltage) of MTX is examined, and the mass spectrum of MTX at each cone voltage is shown in Fig. 1B. The optimum cone voltage was 30V, and MTX was observed as a monovalent protonated molecule (m / z = 455).

次に、MS1とMS2の間にあるコリジョンセルにかけるエネルギーを最適化するために種々のコリジョンエネルギーにおける標準MTXサンプルのマススペクトルを測定し、図2に示す。コリジョンエネルギーを高くかける程、分子量関連イオンはフラグメント化した。コリジョンエネルギー20 eVでのm/z=308の感度が最高だったので、これをモニターイオンとした。   Next, in order to optimize the energy applied to the collision cell between MS1 and MS2, mass spectra of standard MTX samples at various collision energies were measured and shown in FIG. The higher the collision energy, the more the molecular weight related ions fragmented. Since the sensitivity at m / z = 308 at the collision energy of 20 eV was the highest, this was used as the monitor ion.

最後にLC/MS/MS測定における定量性と再現性を検討した。異なった濃度のMTX溶液のサンプルを用いて、上述のLC/MS/MSの条件下で分析した。それぞれの濃度ポイントに対して繰り返し3回注入した。その結果、図3に示す検量線が得られた。本条件下LC/MS/MS分析すると、繰り返し再現性が良く、微量のMTXも信頼性高く測定できることが判った。   Finally, quantitative and reproducibility in LC / MS / MS measurement was investigated. Different concentrations of MTX solution samples were used and analyzed under the LC / MS / MS conditions described above. Three injections were repeated for each concentration point. As a result, the calibration curve shown in FIG. 3 was obtained. When LC / MS / MS analysis was performed under these conditions, it was found that reproducibility was good and even a small amount of MTX could be measured with high reliability.

以上の基本的な条件下で、膜ベシクル内部に閉じ込められていたMTXをLC/MS/MS分析した。その結果を図4に示す。S/N比も良好で、コリジョンエネルギー20 eVでのm/z=308のMTXのシグナルが観測された。   Under the above basic conditions, LC / MS / MS analysis of MTX confined inside the membrane vesicle was performed. The result is shown in FIG. The S / N ratio was also good, and an MTX signal of m / z = 308 at a collision energy of 20 eV was observed.

こうして得られたLC/MS/MS分析条件に基づいて、ABCG2による膜ベシクル内部へのMTX輸送を測定した。その時間経過を図5(平均+標準偏差(N=3))に示す。放射ラベル化したMTXを用いなくても、本実施例のように高速ベシクルスクリーニング法とLC/MS/MS分析法を組み合わせることによってABCG2の輸送機能を正確にかつ速やかに測定することができた。この方法は、膜ベシクル輸送の実験が可能であるかぎり、基本的には他のABCトランスポーターまたはSLC(solute carrier)トランスポーターにも応用できる。   Based on the LC / MS / MS analysis conditions thus obtained, MTX transport into the membrane vesicle by ABCG2 was measured. The time course is shown in FIG. 5 (average + standard deviation (N = 3)). Even without using radiolabeled MTX, the transport function of ABCG2 could be measured accurately and rapidly by combining the high-speed vesicle screening method and the LC / MS / MS analysis method as in this example. This method is basically applicable to other ABC transporters or SLC (solute carrier) transporters as long as membrane vesicle transport experiments are possible.

本発明の、放射ラベル体を用いずに、薬物トランスポーターの薬剤輸送を高感度に測定する方法により、製薬企業のリード化合物のスクリーニング等に応用できるシステムを提供しうる。   By using the method of the present invention for measuring drug transport of a drug transporter with high sensitivity without using a radiolabel, a system that can be applied to screening of lead compounds of pharmaceutical companies can be provided.

標準メトトレキセート (MTX)のLCおよびマススペクトル。LC and mass spectrum of standard methotrexate (MTX). 種々のコリジョンエネルギーにおける標準MTXのマススペクトル。Mass spectrum of standard MTX at various collision energies. LC/MS/MS分析による標準MTXの検量線。Standard MTX calibration curve by LC / MS / MS analysis. 膜ベシクル内部に輸送されたMTX のLC/MS/MS分析結果。LC / MS / MS analysis results of MTX transported inside the membrane vesicle. ABCG2による膜ベシクル内部へのMTX輸送。Transport of MTX into membrane vesicles by ABCG2.

Claims (5)

薬物トランスポーターを発現している細胞から細胞膜ベシクルを調製すること;
得られた細胞膜ベシクルをATP存在下に被検薬物と接触させること;
被検薬物と接触した細胞膜ベシクルをトラップすること;
トラップした細胞膜ベシクルを可溶化して、細胞膜ベシクル内に取り込まれた被検薬物を抽出した抽出溶液を得ること;
この抽出溶液から被検薬物以外の成分を除去して測定用試料を得ること;ならびに
この測定用試料中の被検薬物量を液体クロマトグラフおよびタンデム質量分析(LC/MS/MS)により定量すること、
を特徴とする薬物トランスポーターにより輸送される薬物のスクリーニング方法。
Preparing a cell membrane vesicle from a cell expressing a drug transporter;
Contacting the obtained cell membrane vesicle with a test drug in the presence of ATP;
Trapping cell membrane vesicles in contact with the test drug;
Solubilizing the trapped cell membrane vesicle to obtain an extraction solution from which the test drug incorporated in the cell membrane vesicle is extracted;
Remove components other than the test drug from the extracted solution to obtain a measurement sample; and quantify the amount of the test drug in the measurement sample by liquid chromatography and tandem mass spectrometry (LC / MS / MS) thing,
A method for screening a drug transported by a drug transporter characterized by the above.
薬物トランスポーターがABCトランスポーターである請求項1記載の薬物のスクリーニング方法。   The drug screening method according to claim 1, wherein the drug transporter is an ABC transporter. 細胞膜ベシクルをウェルフィルタープレートでトラップする請求項1もしくは2記載の薬物のスクリーニング方法。   The drug screening method according to claim 1 or 2, wherein the cell membrane vesicle is trapped by a well filter plate. トラップした細胞膜ベシクルを洗浄し、ついで可溶化する請求項1〜3のいずれか記載の薬物のスクリーニング方法。   The method for screening a drug according to any one of claims 1 to 3, wherein the trapped cell membrane vesicle is washed and then solubilized. 被検薬物以外の成分が膜蛋白質、リン脂質および可溶化剤を含む請求項1〜4のいずれか記載の薬物のスクリーニング方法。   The drug screening method according to claim 1, wherein components other than the test drug include a membrane protein, a phospholipid, and a solubilizer.
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