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High-Throughput Cardiotoxicity Screening System for Onco-Cardiology

                     

2020/02/21

The number of cancer patients is increasing due to the global aging society, we focused on cardiotoxicity, which is the most serious side effect of molecular targeted drugs in Onco-Cardiology, and constructed a novel in vivo high-throughput high content imaging screening system. First, a transparent zebrafish (MieKomachi009) that selectively expresses GFP in myocardium was created. About 10 times the throughput was achieved as compared with the manual screening method. This novel high-throughput in vivo cardiotoxicity screen has hit a number of anticancer agents such as sorafenib.

急激な高齢化社会によりがん患者が増加しているが、分子標的薬などによるがん治療の展開は著しく、現時点でも一部のがんは不治の病ではなく、治癒が期待できる（がんサバイバー）時代に入りつつある。一方、古くからアントラサイクリン系薬物の心毒性が有名であるが、最近特に多数の様々な分子標的薬が開発され、広範な臨床がん治療薬として使用されていることから、晩発性の循環器疾患発症リスクも注目されるようになっている。しかしながら現状では抗がん剤による循環器系合併症の正確な発症頻度や発症機序が不明であり、今後のOnco-Cardiologyにおける発展が期待されている。そこで、我々は今後も爆発的に開発されてくる分子標的薬などの最も深刻な副作用である心毒性に焦点を当て、新しいin vivoハイスループットスクリーニングシステムを構築し、大規模なスクリーニングを実施した。まず、心筋において選択的にGFPが発現する透明なゼブラフィッシュ（MieKomachi
009）を、創生した。また、ゼブラフィッシュin vivoライブハイコンテンツイメージング用の９６ウエルプレート（ZFplate）を、開発した。さらに、ハイコンテンツイメージャーによるスクリーニングの自動化を試みた。その結果、マニュアルスクリーニング法に比較して、約１０倍のスループットを達成した。この新しいin vivo 心毒性ハイスループットスクリーニングにより、数多くの抗がん剤がヒットした。その中で肝細胞がんなどに使用されている経口マルチキナーゼ阻害薬であるsorafenibの心毒性が明らかとなった。そこで、その心毒性機構を解明するため、ゼブラフィッシュやヒトの心筋におけるトランスクリプトーム解析や遺伝子ノックダウン解析から、sorafenibによるstanniocalcin 1 遺伝子発現低下が重要な役割を果たしていることが明らかとなった。

関連リンク

三重大学大学院医学系研究科システムズ薬理学

三重大学メディカルゼブラフィッシュ研究センター