日本薬理学雑誌
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125 巻 , 6 号
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特集:薬理学における代替動物実験の展開
  • 大野 泰雄
    2005 年 125 巻 6 号 p. 325-329
    発行日: 2005年
    公開日: 2005/08/01
    ジャーナル フリー
    薬理学は薬物の生体作用とその機序を明らかにすることを主要な目的とする学問であり,そのための多くのin vitro試験方法が開発されてきた.一方,動物愛護の立場からも生命科学研究に用いる試験法をなるべく動物を使用しない方法に置き換え(Replacement),使用動物数を削減し(Reduction),動物に与える苦痛を少なくする(Refinement)という3Rの原則が求められている.1999年にボロニアで開催された生命科学のための動物使用と動物実験代替法に関する世界会議でボロニア宣言が採択され,3Rの原則を法律に組み込むこと,動物実験に関係する全ての者に教育や訓練を行う機構を設置すること,また,動物実験の科学的,倫理的妥当性を審査委員会で審査を受けるべきと勧告された.なお,薬理学会員の所属する施設での動物実験委員会の設置や倫理的な動物実験の教育には施設により差がある.第三者による評価が必要であろう.一方,動物実験代替法の開発とバリデーションを促進するため,EUではEuropean Center for the validation of Alternative Methods(ECVAM)を1994年に,米国ではInteragency Coordinating Committee on the Validation of Alternative Methods(ICCVAM)を1993年に設立した.わが国においても平成17年度予算で国立医薬品食品衛生研究所に代替法を中心とする新規安全性試験法を評価するための室が認められた.
  • 黒澤 努
    2005 年 125 巻 6 号 p. 330-334
    発行日: 2005年
    公開日: 2005/08/01
    ジャーナル フリー
    バイオメディカルサイエンスの進展に動物実験は欠かせない.これは近代になって人体実験が倫理的に許されないとする一方,新薬の開発,新規治療法の開発,またそれらを支える学問の進展を待ち望む多くの病める人たちが存在するからである.われわれの不断の努力にもかかわらず,難病は存在し続けている.これらの社会的弱者とも言われる患者のために動物実験の必要性はますます増している.その一方,動物実験に反対する人々が存在する.彼らは動物実験を動物に対する生体実験だとして,動物虐待であるから反対するとして,多くの動物愛護家の支持をとりつけ広汎な活動を展開している.しかし,その根底にある活動は実験動物解放などという,とても動物愛護に基づいた行動とは思われない動物虐待行為が行われ,逆にこれは社会の弱者の救済の道を閉ざす活動と思われる.これとは別に健全な動物愛護運動を展開する人々も存在する.彼らは真に動物が可愛い存在だと認識し,その上で弱者も救済しなければならないので動物実験は必要であるができるだけ動物の苦痛を少なく動物実験を行うよう求めるのである.動物実験を行う我々はこの2者を明確に区別し,動物権利論に基づく動物実験反対運動は断固として否定し,健全な動物愛護運動団体とともに歩むべきである.そのためには3Rsと呼ばれる,Reduction, Replacement & Refinementに代表される動物実験代替法の推進をなお一層活性化すべきである.多くの先進国で制定されている動物愛護法の遵守,さらには法に基づく種々の規約を制定遵守するだけでなく,国際的な動向に適合した,節度ある動物実験を行うべきである.こうした活動により多くの国民の信を得て,バイオメディカルサイエンスのますますの発展に寄与しなければならない.そのためには,動物愛護に基づく実験動物福祉の考え方と,動物実験反対運動を混同してはならない.
  • 今井 弘一, 中村 正明
    2005 年 125 巻 6 号 p. 335-342
    発行日: 2005年
    公開日: 2005/08/01
    ジャーナル フリー
    Embryonic stem cellsの分化障害を指標としたin vitro発生毒性試験法であるEmbryonic Stem CellTest(以下,EST法)は,従来の動物実験を中心とする方法に比較した場合,短時間で原因物質の特定やその解析が容易であり,ヒトの発生毒性データとの高い相関性や再現性についても認められている.この方法を用いて,歯科領域でう蝕を修復するために用いる複合材料であるコンポジットレジン用モノマー4種類がES細胞に及ぼす影響を調べ,すべて“weak embryotoxic”の結果を得た.さらに,生体組織内における難溶性の歯科生体材料の影響を評価する目的で,3次元培養法を応用してEBsをコラーゲンゲル内へ封埋する変法を考案した.硬化した2種類のコンポジットレジンを直接に作用させてES細胞の分化率と細胞生存率の関係を調べた結果,溶媒を使用せずにES細胞に暴露させてその発生毒性レベルを評価できることが明らかとなった.以上の2つの実験結果を受けて,動物実験代替法,とくに医療機器の生物学的安全性試験について,歯科生体材料を基本に医療機器の生物学的安全性を調査する上でES細胞を利用する取り組みについて種々に考察し,その有用性と課題について論じた.
  • 酒井 康行, 藤井 輝夫, 迫田 章義
    2005 年 125 巻 6 号 p. 343-349
    発行日: 2005年
    公開日: 2005/08/01
    ジャーナル フリー
    動物実験の削減や代替を行う上で,摂取された物質の体内動態の考慮が極めて重要であるが困難な課題である.これに応えるために,個別のin vitro試験から得られた生物学的情報を,生理学的毒物動力学モデル上で積み上げることで,ヒト影響を予測するアプローチが追及されている.しかしながら,個体における未解明な動的·システム的な応答は,そのままでは数理モデルに記述されない.この欠点を補うために,複数の臓器細胞を相互作用させつつ培養するin vitro複合細胞培養システムの研究が行われている.このようなシステムは,コーネル大学のグループによって初めて開発された.これは静脈投与されたナフタレンが肝で代謝活性化を受けた後,肺に特異的毒性を与えるプロセスの再現に焦点を当てた灌流培養型のシステムであった.これに対して筆者らは,経口摂取された物質の動態予測を目指し,市販のカルチャーインサートを用いる簡便な小腸膜・肝組織複合培養系を開発,代謝や能動輸送といった初回通過効果に関わる複雑なプロセスを簡便に評価可能であることを示した.さらに灌流型システムも開発し,両細胞を良好な条件の下で培養液を介して連続的に接触させることで,小腸・肝の相互作用と思われる解毒酵素活性の亢進を観測した.In vitro複合培養系には以上のような利点があるものの,一般に運転が極めて煩雑でとても汎用の評価系とはなりえない.そこで,マイクロ流体デバイス技術の活用が追究され,装置の小型簡便化に加えて,in vivoと同レベルの細胞密度の達成やin vivo臓器微細構造の再現などの効果が期待されている.今後は,細胞の応答を非破壊観測する検出系を組み込むことで,新規の評価系へと発展することが望まれる.
  • 岡本 裕子
    2005 年 125 巻 6 号 p. 350-357
    発行日: 2005年
    公開日: 2005/08/01
    ジャーナル フリー
    化学物質の安全性評価には動物実験が不可欠であり,その膨大な動物実験データを基に現在の化学物質のリスク評価は成立している.一方,1960年代にイギリスで発生した動物愛護の考え方は,その後,環境問題と連動し,社会問題のひとつとして大きくとりあげられ,EUでは,化粧品に対する動物実験の禁止が施行されるに至っている.またOECDでも化学物質の評価へのin vitro試験法ガイドラインの受け入れがなされている.これらは,経済,貿易に関する国際ハーモナイゼーションの観点から社会科学的に重要な課題である.このような社会的背景から,ここ10数年の間,日本でも動物実験代替法の開発が開始され,産官学の協力で厚生労働科学研究を中心に代替法の開発評価研究に取り組んでいる.安全性評価に対する代替法は,Russellらが定義した3Rの原則(Replacement:置換,Reduction:削減,Refinement:試験法の洗練)の考え方をもとに評価されている.特に,動物実験代替法は,それを用いてヒトへの安全性を評価する試験法であることから,通常の生体機能評価に用いられているin vitro試験法とは異なり,試験法としての有用性の確認に加えて,バリデーションによる試験法の再現性確認や倫理性,経済性,国際性,技術的一般性についても考慮して開発される必要がある.現在,完全に置き換えられると認証された代替試験法は存在していない.毒性試験の代替法の困難さは,invitro 試験法は毒性の有無の識別は可能であっても,動物において評価可能な用量.反応関係の確認が期待できない点にある.したがって,毒性の有無の識別を利用したスクリーニング法としての利用にとどまることが多い.しかし,ヨーロッパでの動物実験禁止という現実問題をクリアするため,社会科学的な観点から,実際的な取り組みとして代替法を組み込んだ安全性評価試験体系を構築していくことが必要と考えている.ここでは,現在代替法開発が進んでいる局所刺激性試験法である眼刺激性試験法および光毒性試験法について,その開発と応用について述べる.
  • 吉山 友二, 宮崎 博之, 杉山 隆
    2005 年 125 巻 6 号 p. 358-364
    発行日: 2005年
    公開日: 2005/08/01
    ジャーナル フリー
    本研究では,古くから薬物の毒性および薬効の評価に使用されてきたニワトリ胚の動物実験代替法への応用を目的とし,毒性学的・薬理学的評価法の確立を試みた.まず,毒性学的評価法として心血管系作用薬の致死毒性について検討した.孵卵2日目の受精卵への気室内投与における心血管系作用薬のLD50値は,げっ歯類における致死毒性の予測性が高く,概略の致死量の算出を求められている非臨床試験の単回投与毒性試験の動物実験代替法としてきわめて有用であると考えられる.次いで,生理学的および薬理学的評価法の検討を目的とし,心電図波形記録法の開発を行った.孵卵後期の胚は体動が著しいため,urethane-α-chloralose混液による胚の静穏化を試みた.また,心臓の起電力が小さいため,高感度心電図波形記録システムを作製した.その結果,孵卵16日目のニワトリ胚において明瞭かつ分析可能な心電図波形の記録を可能とした.本法を用いて,種々の心血管系作用薬の心電図波形に及ぼす影響について検討した結果,ニワトリ胚は心血管系作用薬の毒性および薬効評価において有用な動物実験代替種であることが示唆された.また,Caチャネル拮抗薬投与後の心電図波形に対する照明条件の影響について検討した結果,明条件下と比較して暗条件の方が心電図波形に及ぼす影響が強く発現し,この増強効果はメラトニンの同時投与により再現された.ニワトリ胚はメラトニンの関与するサーカディアンリズムに関する時間薬理学的研究,あるいは薬物相互作用の研究分野においても有用であると結論した.さらに,ヒトでみられる抗不整脈薬の催不整脈作用がニワトリ胚で再現可能であったことから,この種の薬物の有害作用のスクリーニングにも有用であると結論した.ニワトリ胚を用いる毒性·薬効評価法は,非常に有用性の高い動物実験代替法であると結論した.
シリーズ:ポストゲノムシークエンス時代の薬理学
  • 江口 至洋
    2005 年 125 巻 6 号 p. 365-371
    発行日: 2005年
    公開日: 2005/08/01
    ジャーナル フリー
    1990年代に急速に進展したゲノムプロジェクトは新たな研究領域を数多く生み出してきている.化学と遺伝学の融合研究領域であるケモゲノミクスもその一つである.工学システムでも生物学システムでも同じであるが,当該システムの構造や機能を理解するためには,システムに摂動を与え,その結果もたらされるシステムの変動を解析することが一般的になされる.遺伝学研究では,生物にランダムな変異を生成させ,研究対象となる表現型をもたらす変異体のスクリーニングを行い,当該変異をもたらす遺伝子の同定を行うことにより,遺伝子,タンパク質の機能解析が進められている.ケモゲノミクスでは,変異の代わりに低分子化合物による外乱を利用する.ケモゲノミクスでは,細胞内に存在する多くのタンパク質の機能に外乱を与えたり,研究対象となる表現型をもたらすための外乱を加え,その遺伝学的な効果を高速に計測する必要がある.そのために,研究目的に応じ設計された化合物ライブラリーの創製,ハイスループットスクリーニング系の開発,体系的なターゲット同定法の開発などが進められている.ケモゲノミクスの研究方法は1990年代以降,標的タンパク質の探索や薬剤の作用機序の解明,さらには広くネットワークシステムとしての生命現象のメカニズム解明に用いられている.これらケモゲノミクス研究を支えるための国際的な研究情報基盤として化合物情報を核にしたデータベースKEGG/LIGAND,PubChem,ChEBIが構築されている.ケモゲノミクス研究を十全に進めるためには,化学と遺伝学の融合と共に,薬学,工学,情報学等との連携も必要とされる.
総説
  • 曽良 一郎, 福島 攝
    2005 年 125 巻 6 号 p. 373-377
    発行日: 2005年
    公開日: 2005/08/01
    ジャーナル フリー
    近年ノックアウトマウス作製技術の向上に伴い,多くの研究室でノックアウトマウスを保有し,様々な表現型解析,行動解析が行われている.ノックアウトマウスの入手法には作製,提供,購入の3通りの手段がある.いずれかの方法でノックアウトマウスを所有した場合,実験計画に合わせてマウスを繁殖させ,飼育していかなければならない.繁殖,飼育にはいくつか注意点があり,例えば成長障害のあるマウスでは死亡数をいかに減らすかが効率よく実験を進める上で重要となる.成長したノックアウトマウスを実験に使う場合,マウスの遺伝型判別が前提となり,正確な個体識別が必須となる.また実際に実験を進めていく上で,マウスの遺伝背景や環境因子にも注意しなければならない.本稿では,ノックアウトマウスを用いた研究を行っていくための,マウスの繁殖・飼育方法や個体識別法,行動解析を行う上での注意事項などを,筆者らの経験をもとに紹介する.
  • 安田 信之, 山崎 一斗, 井上 敬, 長倉 廷
    2005 年 125 巻 6 号 p. 379-384
    発行日: 2005年
    公開日: 2005/08/01
    ジャーナル フリー
    インクレチンは,栄養素の刺激により腸管から分泌され,膵β細胞でのグルコース刺激によるインスリン分泌を増強させるホルモンの総称である.その中で,血糖調節因子として最も注目されているのが,グルカゴン様ペプチド-1(glucagon-like peptide-1,GLP-1;GLP-1(7-36)amideあるいはGLP-1(7-37))である.GLP-1は腸管に存在するL細胞から分泌されるが,速やかにジペプチジルペプチダーゼ− IV(dipeptidyl peptidase-IV,DPP-IV)により不活化される.GLP-1は,グルコース依存的なインスリン分泌の亢進ばかりではなく,グルカゴンの分泌抑制,胃排泄の抑制,膵β細胞の保護および増殖作用にも関与する.さらに,視床下部に作用して摂食を抑制し,結果として体重増加を抑制する.これら一連の作用は,2型糖尿病の治療において非常に望ましい.そのため,GLP-1作用増強をターゲットとした創薬は,次世代の2型糖尿病治療薬として注目されている.中でも,内因性GLP-1の半減期を延長させ,GLP-1作用増強を狙ったDPP-IV阻害薬の臨床開発が多くの製薬メーカーによって実施されている.最近,DPP-IV阻害薬であるLAF237が,忍容性および安全性に優れ,2型糖尿病患者の空腹時血糖および食後高血糖を改善させることが報告された.以上のことより,DPP-IV阻害薬は,GLP-1の多様な作用をもたらす新しいタイプの経口糖尿病治療薬として期待されている.
実験技術
  • 井上 猛, 小山 司
    2005 年 125 巻 6 号 p. 385-388
    発行日: 2005年
    公開日: 2005/08/01
    ジャーナル フリー
    Conditioned fearはパブロフの古典的条件付けを基本原理とした単純な恐怖のモデルであり,実験動物のみならずヒトでも実験が行われ,画像研究・神経生理検査との組み合わせにより興味深い知見が得られている.本稿ではconditioned fearの具体的な実験手技について紹介し,さらにラットを用いた脳局所破壊実験によって詳細に明らかになったconditioned fearの神経回路について概説した.様々な行動,生理的変化のうち,freezing(すくみ行動)はconditioned fearの指標としてよく用いられる.Conditioned fearの条件刺激(音などのcueあるいはショック箱などのcontext)は扁桃体の外側核(音)あるいは基底外側核(context)に入力され,中心核から扁桃体以外の様々な神経核に出力され,freezing,心拍数·血圧上昇,呼吸数増加,血中副腎皮質ホルモン濃度上昇などの恐怖関連反応を引き起こす.最近,不安障害の治療の第一選択となっているSSRIの作用機序の解明を,筆者らはconditioned fearを用いて行ってきた.SSRI全身投与はconditioned fearの形成と発現を抑制し,このモデルで抗不安作用を示す.Contextに対するconditioned fearの入力部位である扁桃体基底外側核へのSSRI局所投与は,conditioned fearによって惹起されるfreezingを抑制する.SSRI全身投与はfreezingを抑制し,同時に基底外側核のc-Fosタンパク発現を抑制する.これらの結果は,SSRIが細胞外セロトニン濃度増加を介して扁桃体の機能を抑制することによって,conditioned fearを減弱することを示唆している.
新薬紹介総説
  • 田島 雅也
    2005 年 125 巻 6 号 p. 389-396
    発行日: 2005年
    公開日: 2005/08/01
    ジャーナル フリー
    トリセノックス注10 mg(Trisenox®)は三酸化ヒ素を有効成分とする注射剤(静脈内投与)であり,再発又は難治性急性前骨髄球性白血病(acute promyelocytic leukemia:APL)治療薬である.三酸化ヒ素はAPL細胞に対してアポトーシスを誘導し,またAPLの発症原因であるPML-RARα融合タンパク質の分解を引き起こすことが明らかとなっているが,その詳細については十分に明らかになっていない.しかし,最近の研究から,三酸化ヒ素がPML-RAR α融合タンパク質のPML部分のSUMO化を誘導し,この作用がAPLに対する薬理作用に必須であるとの知見が得られている.薬物動態的には,米国でのPhase I/II試験において静脈内投与後の血漿中のヒ素濃度は,投与終了時付近で最高濃度(Cmax)となり,以後徐々に低下した.Cmaxの平均値は27.4±9 ng/mL(範囲:18~48 ng/mL)であった.1990年代に中国から三酸化ヒ素が初発APLのみならず再発したAPLに対しても高い有効性を示すことが報告され,米国での再発又は難治性APLを対象にした臨床試験でも高い完全寛解率が得られた.日本国内においては,治療研究が浜松医科大学で実施され,米国と同等な成績が得られている.米国では2000年9月,欧州では2002年3月に承認され,現在,Cell Therapeutics社より欧米各国で販売されており,再発又は難治性APLに対する第一選択薬となっている.国内においても2004年10月に承認が得られた.本剤による重大な副作用として,QT延長,APL分化症候群,白血球増加症があり,投与中はこれら副作用に対する適切な処置が求められる.本剤はこれまで有効な治療法のなかった再発又は難治性APLの治療に貢献しうるものとして期待される.
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