CYP2E1バリアントの酵素機能は未検証だった

東北大学は10月16日、日本人集団に存在するCYP2E1遺伝子多型に由来する25種のバリアント酵素の包括的機能解析に成功したと発表した。この研究は、同大大学院薬学研究科ゲノム医療薬学分野の平塚真弘教授、大森悠生大学院生らの研究グループによるもの。研究成果は、「Biochemical Pharmacology」にオンライン掲載されている。

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CYP2E1はアルコールや麻酔薬、発がん物質前駆体などを代謝する肝臓に多く発現している重要な酵素である。CYP2E1の遺伝子配列は個人間で微妙に異なることがあり、この違いにより翻訳される酵素タンパク質の機能が変化する。このような遺伝的な酵素活性変化は、医薬品の体内動態だけでなく、薬効や副作用にも影響を与える可能性がある。

しかし、報告された多くの遺伝子多型について、実際の酵素機能に与える影響は不明のままだった。そのため、CYP2E1遺伝子多型に由来するバリアント酵素の機能変化の程度が明らかになれば、CYP2E1で代謝される医薬品の安全で効果的な薬物療法の展開が期待される。

日本人に存在するCYP2E1バリアント25種の詳細な機能解析を実施

今回の研究は、東北大学東北メディカル・メガバンク機構（ToMMo）、東北大学未来型医療創成センター（INGEM）、東北大学病院薬剤部および名城大学薬学部のグループとの共同研究として実施された。

ToMMoが構築した日本人全ゲノムリファレンスパネルに基づき同定されたCYP2E1遺伝子多型22種に加え、国際的に定義されている既知アレル（CYP2E1*2、*3、*4）を含む計25種を解析対象とした。in vitro解析では、ヒト胎児腎由来細胞株293FT細胞にアミノ酸置換を伴う各CYP2E1バリアントを発現させ、クロルゾキサゾン代謝活性を測定し、酵素反応速度論的パラメータ（Km・Vmax・CLint）を算出した。また、in silico解析では、立体構造モデリングと分子ドッキングによりバリアントの構造的影響を解析した。

6種のアミノ酸置換型バリアントで活性低下、Leu447fsでは機能喪失

その結果、日本人集団に存在するCYP2E1遺伝子多型に由来する25種のバリアント酵素の包括的機能解析に成功した。具体的には、CYP2E1バリアントの中でも、Leu133HisやAsp193Valなど6種のアミノ酸置換型バリアントで酵素活性が著しく低下し、フレームシフト変異であるLeu447fsは完全に酵素機能が喪失することを明らかにした。

また、Lys87GluやMet200Valでは活性が増強し、代謝速度が野生型の2倍に達することも確認した。一方で、既知アレル（CYP2E1*2、*3、*4）は野生型と同等活性を保持し、臨床影響は限定的であることが示唆された。

臨床での薬物治療の個別最適化に期待

同研究では、ToMMoが構築した一般住民バイオバンクの全ゲノム解析情報を活用して、CYP2E1だけでなく、さまざまな薬物代謝酵素における約2,000種の組換えバリアントの作製・機能評価を目指している。これにより、これまで見落とされてきた薬物代謝酵素活性に影響を及ぼす重要な低頻度遺伝子多型を同定し、遺伝子型から表現型を高精度で予測できる薬剤感受性予測パネルを構築できると考えられる。

「さらに今後、薬物代謝酵素の発現量に影響を及ぼすプロモーター・イントロン多型、miRNA、エピゲノム、臨床研究情報等を加えることにより、患者個々の薬剤感受性を高精度に予測できるファーマコゲノミクス解析やコンパニオン診断薬の開発による個別化医療が期待できる」と、研究グループは述べている。（QLifePro編集部）