膜透過性試験シミュレーションソフトウェア What is MembranePlus™? MembranePlus™は、高度な機能と使い易さを合わせ持つ、in vitro 透過性試験から重要な情報を明らかにするための、モデリング&シミュレーションソフトウエアです。in vitroにおける細胞ベース/非細胞ベース評価系からの薬物濃度をシミュレートするため、タンパク結合、リソソームトラッピング、pHの違い、振動速度、パラセルラー透過性、担体輸送や代謝などのすべての関連実験と細胞プロセスを統合し、対応する膜透過性と in vivoの速度パラメータを計算します。MembranePlus™とGastroPlus™のコンビネーションにより、受動輸送・担体輸送双方の吸収過程におけるin vitro-in vivo外挿（IVIVE）の予測精度の向上が期待されます。 How can we use it? 分子がターゲットとする部位に到達するには細胞膜を透過する必要があるため、膜透過性は吸収における非常に重要なパラメータです。20年以上に渡り、意義のある研究が in vitro透過性試験で行われています。いくつかのガイドラインが発表され、適切な試験法が各国の薬局方に記載されています。 MembranePlus™には、大きく分けて2つの利用目的があります。 1) in vitro透過性のシミュレーション a. 様々な透過プロセスの予測（パラセルラー、トランスセルラー等） b. 細胞内各組織濃度の推算 i. 膜 ii. 細胞質 iii. リソソーム c. 予測結果から実験のばらつきによる影響を評価 2) in vitro透過データの解析 a. パラセルラー、トランスセルラーの識別 b. 酵素やトランスポーターのin vitro KmおよびVmaxの計算 c. ロバストなモデル構築とデータから学習するためのパラメーターフィッティング What is accounted for in the simulation? MembranePlus™は、物理化学と吸収過程のプロセスを融合させた一連の数学式から構成されています。見かけの in vitro透過性に影響を与えるメカニズムとして、 a) トランスセルラーとパラセルラーの受動拡散 b) 排出型/取込型の担体輸送 c) 細胞の代謝 d) アルブミンへの結合（apical/basolateral両方） e) 細胞膜や細胞内コンパートメント（リソソームなど）への蓄積さらに、シミュレーションに影響を与える実験条件として、 a) 振動速度 b) apicalとbasolateralの体積 c) pHの違い d) フィルターの表面積 e) サンプリングの影響（補充するかしないか） f) 細胞培養時間 Which experiments can we simulate? MembranePlus™は、次のような一般的なin vitro系のモデルをデフォルトとして搭載しています。 1)PAMPA (12, 24, 96ウェル) 2)Caco-2 (12, 24, 96ウェル) 3)MDCK (12, 24, 96ウェル) もちろん、in vitro 試験系ベースの細胞単層膜モデルをカスタマイズして、ユーザーの試験を再現させることが可能です。 MembranePlus™は、実験のシミュレーションで以下のような制御を行うことができます。 1) ドナーとレシーバーコンパートメントのpH 2) ドナーとレシーバーコンパートメントへのアルブミン添加 3) 振動/撹拌速度 4) ドナーとレシーバーコンパートメントの溶液量 5) 容積または薬物濃度に影響を及ぼすサンプリング a.サンプリング量 b.サンプリング時の補充-ブランクの緩衝液またはオリジナルのドナー液 c.レシーバー側コンパートメントに異なるブランク緩衝液プレートを挿入 6) 細胞培養時間 7) フィルター表面積 8) フィルターの間隙サイズと密度 What drug information is needed for the simulation? in vitroの測定値、または化学構造からの予測（ADMET Predictor™で）で得られる、基本的な物理化学特性（logP/logD, pKaや分子量等）が必要です。酵素やトランスポーターのアッセイを含める場合、VmaxとKm値を入力する必要があります。（あるいは、膜透過性試験から得られた濃度-時間データからフィッティングすることが可能です） Lysosomal Trapping - An important consideration MembranePlus™では、化合物の組織分配に影響するプロセスであるリソソームのトラッピングを、シミュレーションによって検討することが可能です。 The Simulation Outputs - how does it look? MembranePlus™には、いくつかのモードがあり、その中から一つを選び実行します。・Single simulation：薬物特性（実測値やADMET Predictor™による予測値）に基づき、実験を設定し、各濃度（apical, basolateral, 細胞、リソソーム等）の時間推移を予測します。また、異なる透過性（トランスセルラー、パラセルラー）での計算を行います。・Parameter Sensitivity Analysis：医薬品開発の初期で研究者はリソースが限られた中、多くの化合物を評価しなければなりません。Parameter Sensitivity Analysisにより、重要な特性（物理化学、実験）に影響する要因を迅速に評価できます。これにより、次にどの実験をするべきかを明らかになるため、リソースの配分を効率良く行うことが可能です。・Batch Simulations：予測膜透過性を基にして、化合物ライブラリーの迅速なスクリーニングや数多くの異なる実験を同じ化合物で行うことができます。・Optimization： MembranePlus™の重要な機能のひとつに、最適化があります。実測の濃度 vs 時間データからよりロバストなモデルを構築し、ケミカルシリーズから「学習」するためにパラメータをフィッティングします。デモンストレーションおよび無料トライアルを承っております．詳細は弊社までお問い合わせください．ノーザンサイエンスコンサルティング株式会社 http://www.northernsc.co.jp/ E-mail: [email protected] 〒060-0003 札幌市中央区北3条西3丁目 1-47 ヒューリック札幌NORTH33ビル TEL : 011-223-7456 FAX : 011-223-7457 Oct. 2014