薬物治療学分野は，１）薬物治療の個別化（テーラーメイド治療）と副作用予防，２）生活習慣病や炎症性疾患の病態解明と 新たな治療法開発を２本柱として研究を進めています．具体的には，Ⅰ：様々な医療施設や診療科と共同で，患者様の薬物代謝酵素や トランスポーターの遺伝子型を判定し，薬物とその代謝物（分解産物）の血中･尿中濃度や臨床情報・副作用発現との関係を解析することで， 副作用予防と薬物治療の最適化を図る．Ⅱ：薬理遺伝学を予防医学に役立てるために，人間ドックや，職場・学校･住民検診等の受診者の ご協力を得て，環境化学物質や酸化ストレスと薬物代謝酵素活性の関係を解析する．Ⅲ：健康成人ボランティアによる臨床試験で 薬物治療の安全性を確認し，臨床で経験した薬理効果を基礎研究で裏付けることにより新たな治療法を開発する． Ⅳ：感染症や炎症性疾患におけるフリーラジカルの役割や，メタボリックシンドロームにおける酸化ストレスと脂肪毒性を解明する．等を 現在の目標としています．

【研究プロジェクト名および概要】

1. Ⅰ-1. 薬理遺伝学的根拠に基づいた抗てんかん薬の個別化薬物療法
2. Ⅰ-2. 抗精神病薬の個別化薬物療法を目指した臨床薬理遺伝学的研究
3. Ⅰ-3. 遺伝的多型を組み込んだ母集団薬物動態

1. Ⅱ-1. 人間ドック受診者1万例を対象とした副作用と疾患感受性に関する薬理遺伝学研究
2. Ⅱ-2. 副作用発現における性差の検討（熊本県薬剤師会との共同研究）
3. Ⅱ-3. 薬理遺伝学的根拠に基づいた生活習慣病の個別化予防に関する研究
4. Ⅱ-4. カナダ・サスカチュワン地方における環境化学物質による気道障害に関する薬理遺伝学的検討

1. Ⅲ-1. 薬物動態学的相互作用に関する臨床薬理研究
2. Ⅲ-2. 生薬･漢方薬の薬物相互作用に関する検討

1. Ⅳ-1. 新しいフリーラジカル測定法の臨床応用

【研究プロジェクトの概要】

　てんかんは罹患率が約0.6%であり，その治療薬は有効血中濃度域が狭く，代謝活性（血中濃度）の個体差が大きいことから血中薬物濃度モニタリング（TDM）を必要とするものが多い．我々は，てんかん患者(約600症例)のカルテとTDM測定結果から，患者の年齢，身長，体重，抗てんかん薬投与量と血中濃度，併用薬等を調査して，抗てんかん薬の代謝や分布、有効性、副作用発現に関わる各種代謝酵素，トランスポーター，イオンチャネル等の遺伝子型に基づいた抗てんかん薬の薬物投与設計モデルの作成と治療効果予測，副作用予防の研究を行っている．

① 抗てんかん薬治療と薬物代謝酵素の遺伝子多型に関する研究
　クロバザム(CLB)治療におけるCYP2C19遺伝子多型の影響について検討した(博士課程卒業生・瀬尾享志他．Pharmacogenomics 9:527, 2008)． CLBは，CYP3Aによって活性代謝物のNデスメチル体(N-CLB)に変換され，その後CYP2C19で不活化される．このCYP2C19は日本人の約20％で 遺伝的に欠損しており，欠損者(PM)では有意にN-CLBの血中濃度と血中濃度/投与量比(C/D比)が上昇し(図1a)，CLB治療を中止した患者の 割合はPMが最も低かった（図1b）．

図1a．血中CLB濃度とN-CLB濃度の関係

図1b．CLB治療を中止した患者の割合

　また，カルバマゼピン治療における肝障害とグルタチオン転移酵素（GST）の遺伝的欠損の関係について検討した (修士課程卒業生・上田健太郎他．Pharmaconenomics 8:435, 2007)．カルバマゼピンは，CYP3Aによって活性代謝物のエポキシド体 (CBZ-E)に変換され，その後GSTとmEHによって不活化される（図2a）．GSTM1とGSTT1を遺伝的に両方欠損する者では，他の遺伝子型より有意に トランスアミナーゼの上昇を認めた（図2b）．

図2a．カルバマゼピン（CBZ）の代謝経路

図2b．GSTM1とGSTT1遺伝子型の組み合わせによる検査値の比較

　また，バルプロ酸治療における肝障害へのGST遺伝子多型の影響を検討したところ，GSTM1の遺伝的欠損者及びGSTM1とGSTT1の両方を 欠損する者ではγ-グルタミルトランフェラーゼが有意に上昇した(修士課程卒業生・福島優美他．Clin Chim Acta 389:98, 2008)． また現在，活性酸素を消去する主要な酵素であるミトコンドリアスーパオキシドジスムターゼ(SOD2)の遺伝子多型と 抗てんかん薬による肝障害との関係について論文投稿中である(修士課程卒業生・出口真理子)．

　弘前大学大学院医学研究科神経精神医学講座(兼子 直 教授, 古郡 規雄 准教授)と共同で,統合失調症患者 を対象として,薬物代謝酵素等の遺伝的多型と非定型抗精神病薬の薬物動態・副作用発現との関連性に関する研究を現在実施中である．

　この研究ではnonlinear mixed effect model (NONMEM) プログラムを用いて母集団薬物動態を求めている．本法は１人１回TDM結果でも解析が可能であり，患者の生理的要因，病態的要因等を考慮した母集団 平均パラメータ，個体間変動，残差誤差を同時に解析できるだけでなく，下記の式のごとく遺伝子型の影響を他の要因とともに定量的に推定できる点が優れている．

　上式のように遺伝子型とその他の要因の影響を同時に定量的に表すことで，より臨 床に即した投与設計に役立つと考える．

　また，カルバマゼピン治療におけるCYP3A5（CYP3A4とともにカルバマゼピンの代 謝酵素）の遺伝子多型の影響に関する解析では，ヒト肝ミクロゾームではCYP3A5を発現しない遺伝子型CYP3A5*3/*3を有する患者の方が肝CYP3A5活性のある患者よりカルバマゼピンクリアランスが有意に高いことを下式によって明らかにし，CYP3A遺伝子型の臨床における意義を問い直した（博士課程卒業生・瀬尾享志他．Clin Pharmacol Ther 79:509, 2006）．

　また，てんかん患者におけるフェノバルビタール(PB)クリアランスにCYP2C9の遺伝子型が影響を与えることを初めて明らかにし（修士課程卒業生・後藤周志他．Ther Drug Monit 29:118, 2007），その副作用発現頻度の人種差が，CYP2C9低活性遺伝子型の頻度に起因する可能性を示唆した（図3a，助教・猿渡淳二他．Epilepsy & Seizure 3:34-50, 2010）．

図3a．PBの副作用発現頻度の人種差とCYP2C9低活性遺伝子型頻度

さらに，ゾニサミド(ZNS)クリアランスは，てんかん患者が保有するCYP2C19の遺伝子変異の数に伴って (ヘテロ変異型: 16%，ホモ変異型: 30%)低下することを初めて明らかにし(修士課程卒業生・岡田祐輔他．Ther Drug Monit 30:540, 2008)，CYP2C19の欠損遺伝子を有する群でのみ，その特異的な副作用である発熱・発汗減少を約7%に認め，CYP2C19遺伝子型の副作用発現への関与を示唆した（図3，助教・猿渡淳二他．Epilepsy & Seizure 3:34-50, 2010）．

図3b．ZNS治療中に発熱・発汗減少を認めた症例の割合とCYP2C19遺伝子型の関係

　今後は，他の向精神薬へも展開し、さらに上記の母集団薬物動態モデルに加えて，薬物動態―薬力学モデルも作成することで，遺伝子型に基づく個別化投与設計を行う予定である．また、弘前大学大学院医学研究科神経精神医学講座(兼子 直 教授, 古郡 規雄 准教授)と共同で、遺伝子診断により得られたCYP遺伝子型と上記モデルから、最適な抗てんかん薬投与量を算定するシステムの構築を目指している.

　薬物代謝酵素の遺伝的多型は薬物感受性や副作用発現の個体差に大きく関与している．一方で，本酵素がホルモン，脂質，ビタミン，神経伝達物質，アラ キドン酸などの内因性物質を代謝し，また活性酸素の生成や消去を司ることが 知られるにつれて，薬物代謝酵素活性の遺伝的多型による個体差が疾患感 受性に影響を及ぼす重要な因子として注目されている．我々は，臨床薬理遺伝学的研究手法を予防医学に役立てるために，以下の研究をしている．

　我々は，これまでに人間ドック受診者を対象として，質問票と聞き取りによる副作用の実態調査を行った．回答者2,074名(回答率63.1%)のうち，副作用既往例は246例(11.9%)であった．女性の副作用既往頻度が約2倍高く重症例も多かった．重症例は10例で，そのうち起因薬物名を把握していたのは4例であった．この調査で判明した最大の問題点は，副作用既往例全体のみならず，重症例，再発例においても起因薬物名を知らなかった者が半数以上であったことである．副作用に関する患者教育と情報管理は薬剤師の職責であり，特に副作用既往者の再発防止を図る責任は重い．今回の調査では，厚生省の副作用調査モニターや過去の報告と比較すると軽微な症状が多いものの，10％以上の健常人に副作用既往があり，そのうちの4％は入院を要するほど重篤であった．この結果は，健常日本人における副作用発現の基礎情報や 重篤な副作用回避の手がかりになると同時に，薬剤師を中心とした医療関係者への啓発に役立つと考える．

　また，同時に行ったCYP2D6の基質薬物である抗ヒスタミン薬をプローブ薬とした健常日本人における副作用発現とCYP2D6遺伝子多型の検討では，日本人におけるCYP2D6*10の重要性を示唆した(図4)．CYP2D6の活性低下を生ずる遺伝多型を有する者では，変異遺伝子の数の増加につれて抗ヒスタミン薬による過剰傾眠を経験した者が多かった（助教・猿渡淳二他．Eur J Clin Pharmacol 62:995, 2006）．

図4．抗ヒスタミン薬による過剰傾眠とCYP2D6遺伝子多型の関係

　薬理学的機序による副作用(Type A ADR)は，研究Ⅰによる回避が期待できるが，発症機序がより複雑なType B ADRの診断や予防に薬物代謝酵素の遺伝情 報が有用か否かについては不明である．一方で，本症の発症には毒性代謝物の二次代謝障害が関与する可能性が示唆されている(図４)．Ⅰ-１に示したカルバマゼピンによる肝障害におけるグルタチオン転移酵素の遺伝子多型の検討と最近の知見から，活性代謝物や生体内で生成されたフリーラジカルの非特異的消去系を健常に保つことが，重篤なType B ADRの予防につながるのではないかと考え，Ⅳ. 各種病態におけるフリーラジカルの役割の検討において新たな研究展開を計画中である．

図5．薬物代謝酵素の遺伝子多型と副作用発現

　糖尿病･高血圧･脂肪肝･虚血性心疾患を含む生活習慣病は，予防医学において最も重要な課題のひとつである．生活習慣病の原因には酸化ストレスの関与が考えられており，環境因子や遺伝因子によって酸化ストレスが上昇すると，糖尿病や高血圧，脂肪肝，さらには心血管疾患を引き起こすと考えられている(図6a)．

図6a．生活習慣病の発症や進展とGST遺伝子多型

そこで我々は，人間ドック受診者468名を対象に，遺伝因子の１つとして抗酸化酵素であるGSTに着目して，糖尿病･高血圧･脂肪肝の発症と GST遺伝子多型の関係を検討した．その結果，アルコール性肝障害や非アルコール性脂肪性肝疾患ではGSTM1欠損が(図6b)，糖尿病ではGSTT1欠損が(図6c)， 高血圧ではGSTA1低活性遺伝子型が(図6d)最も有意な危険因子であり，これらのハイリスク遺伝子数を多く有する者ほど各疾患発症の危険が有意に上昇し， 喫煙者では遺伝子型との相互作用により発症の危険がさらに増すことを明らかにした (助教・鬼木健太郎他．Clin Pharmacol Ther 81:634, 2007; Pharmacogenomics 8:1307, 2007; Toxicol Lett 178:143, 2008; Pharmacogenet Genomics 18:275, 2008; Liver Int 29:164, 2009)．

図6b．非アルコール性脂肪性肝疾患(NAFLD)とGST遺伝子多型

GSTM1-, GSTT1-: GSTM1*0またはGSTT1*0のホモ型

図6c．糖尿病とGST遺伝子多型（左）

図6d．高血圧とGST遺伝子多型（右）

GSTM1-, GSTT1-: GSTM1*0またはGSTT1*0のホモ型, GSTA1*B+: *A/*B or *B/*B

　また，対象遺伝子をSOD2 (修士課程卒業生・中川武裕他．JSSX Abstracts 273, 2008)及びアルデヒドデヒドロゲナーゼ(修士課程卒業生・濱本愛他・論文投稿準備中)， ハプトグロビン(修士課程卒業生・中川武裕他．Clin Chim Acta 398:34, 2008)，メチレンテトラヒドロ葉酸還元酵素(修士課程卒業生・下益田正嗣他．JSSX Abstracts 357, 2008)等に 広げて有意な結果を示し，病態や予防法への展開が期待される新たな知見を得ている．

　提供者への侵襲が少なく保管輸送が簡便な薬物代謝酵素の遺伝子多型解析方法を実用化して小児や海外の試料の解析を可能にし，粉塵中の農薬や喫煙が関係すると考えられる穀物取扱作業者(カナダ)の気道障害と薬物代謝酵素の遺伝子多型について検討した．これにより複数の酵素の遺伝子型が気道障害に関係することが示唆され，H16年度からCanadian Centre for Health and Safety in Agricultureと共同で小児喘息と穀物取扱作業者の慢性閉塞性肺疾患の大規模コホート研究を開始した．

　我々は，タバコの煙などに含まれる有害化学物質の代謝活性化に関与するCYP3A5と，有害化学物質を解毒して抗酸化作用を有するParaoxonase-1（PON1）に 着目し(図7a)，これらの遺伝子多型が呼吸機能に及ぼす影響を検討した．その結果，CYP3A5遺伝子多型と喫煙歴との相互作用を認め，*1アリルを有する喫煙者では 呼吸機能の年間減少率が大きく(図7b)，咳嗽及びCOPDの頻度が高いこと(図7c)、非喫煙者では逆に*1アリル保有者で一秒量の年間減少率が小さかったこと(図7b)を示し， CYP3A5*1アリル保有者は喫煙による気道障害のリスクが高まるものの，非喫煙者では保護的に働くことを示唆した(博士課程卒業生・瀬尾享志他． Pharmacogenet Genomics 18:487, 2008)．

図7a．CYP3A5とPON1の遺伝子多型と気道障害

図7b．CYP3A5遺伝子多型と一秒量の年間減少

図7c．CYP3A5遺伝子多型と慢性呼吸器症状・COPD頻度

サスカチュワン大学には，修士・博士の学生がこれまでに4人留学して生物統計学や分子疫学を学んでいる．

　また，2010年6月4日～2010年6月11日まで，サスカチュワン大学医学部公衆衛生学講座准教授・Punam Pahwa 先生が来日され，共同研究の打ち合わせと臨床疫学集中講義(6月8日～6月10日,「Multiple regression for cross-sectional studies ＆ Logistic regression for case-control studies」「Statistical Methods for Longitudinal Data Analysis」 「Longitudinal Data Analysis Using Generalized Estimating Equations - PartⅡ」)，特別講演(6月8日， 「"Essential Elements of a Research Proposal"」を行っていただきました．

既に市販されている薬物について臨床の視点からその安全性や新たな薬理 効果を検討することは，育薬研究として重要と考え，当教室では現在以下の 研究を行っている．

　薬物動態学的な相互作用は，医療現場で日常的に経験する問題の一つであり，その大半は薬物代謝酵素やトランスポ ーターを介したものである．我々は，弘前大学大学院医学研究科神経精神医学講座(兼子 直 教授, 古郡 規雄 准教授)と共同で, 健康成人を対象とした臨床薬理研究により，精神科領域で使用される各種薬物が薬物代謝酵素・トランスポーター活性に 与える影響を明らかにし，薬物相互作用の予測と機序の解明を行っている．

　近年，生薬は世界中で使用され，それに伴う副作用や薬物相互作用が問題 になっている．また，日本では多くの漢方薬の臨床使用が認められているにもかか わらず，その安全性に関する情報は十分とは言い難い．我々は，これまでに健常 ボランテイアで4種類（小柴胡湯，麦門冬湯，小青竜湯,桂枝茯苓丸）の漢方薬の安全性に関する臨床研究を行っており，現在は清上防風湯について研究を実施している．

＜これまでに当研究室で検討してきた漢方薬の相互作用に関する安全性試験＞

　フリーラジカルと疾患については，測定法の開発，各種病態モデルの検討，フリーラジカルをターゲットとした 治療薬の開発の総合的な研究を心掛けている．さらに今後は，グルタチオン転移酵素の 遺伝子多型とフリーラジカル消去系の関係等，副作用予防や薬理遺伝学的検討にも本研究を拡大していく予定である (フリーラジカル関係のプロジェクトは，九州保健福祉大学薬学部生化学第一講座・佐藤圭創教授との共同研究による)．

【共同研究施設（順不同）】
国立病院機構熊本再春荘病院、熊本大学医学部附属病院循環器内科、医療法人社団陣内会陣内病院、弘前大学大学院医学研究科神経精神医学講座、日本赤十字社熊本健康管理センター、熊本県薬剤師会、カナダ・サスカチュワン大学、九州保健福祉大学薬学部生化学第一講座（佐藤圭創教授・前薬物治療学准教授）、熊本大学大学院生命科学研究部 免疫・アレルギー・血管病態学寄附講座（宮田敬士特任准教授、前薬物治療学助教）