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Microbiome - I-Screen

Healthy Microbiome is Essential to Optimize Health
TNO develops better research tools that enable the development of Microbiome-Directed Health Products.
Application areas are,

iscreen

Microbiome: Expertise and Analysis service, I-Screen system

TNOの微生物学における取組みは、栄養学、医療、バイオテクノロジーにおけるイノベーションで国際的に特に評価の高い分野です。 幅広い応用可能な専門知識と柔軟性のあるオペレーション、最新の分析機器、卓越したモデリング技術により 、食品、化学、医薬品、バイオテクノロジー企業とのパートナーシップによる新たなイノベーションの創出に取り組んでいます。
I-screenはヒト腸内細菌叢を使用したin vitro screening platform です。ヒト腸内細菌叢は、ヒトのインビボ代謝を模倣する目的でマルチウェルシステム上で嫌気条件で培養されます。 これは候補医薬品のヒト腸内細菌叢による代謝可能性を解析することを可能にします。健常者、あるいは疾患(例えば肥満)、痩せ型の成人、あるいは子供、高齢者等から収集したヒト腸内細菌叢の選択が可能です。

I-Screenを使用するベネフィット・測定項目

iscreen I-Screenは、腸内細菌叢による代謝を受けやすい薬品の迅速なスクリーニングを可能にします。 さらに、腸内細菌叢によって変換された未知代謝物を同定するために使用することができます。 通常、ヒト固有の代謝物プロファイリング、および同定は、臨床試験フェーズIIまたはIIIの間に実施されますが、I-screenを使用することでヒト固有代謝物を前臨床段階で同定することができます。 医薬品開発プロセスのリスク軽減を加速させることを可能とする費用対効果の高い候補薬スクリーニングシステムといえます。

実例1; 腸内微生物叢により誘導されるスルファサラジンの代謝: スルファサラジンのインビボで示されたような代謝の実証。 スルファサラジンはヒト腸内微生物叢によって治療効果のある5-アミノサリチル酸に代謝されるよう特別に設計されている。 しかしながら、臨床研究はスルファサラジンが主に腸内細菌によってスルファピリジンに代謝されそれが副作用を引き起こすことを示した。 この例では健康な成人の微生物叢が100μMのスルファサラジンに曝露された。試料を0および24時間後に採取しHPLCにより分析した。

実例2: 腸内微生物叢によるニザチジンの代謝; ヒト腸内微生物叢によって代謝されることが知られている医薬品のニザチジンの評価にI-screenを使用した。 インキュベーション後、サンプル分析は高分解能質量分析を用いてファイザー社によって実施された。 健康な成人の微生物叢を50μMニザチジンに曝露し、0、6、24および48時間後に採取したサンプルは腸内細菌叢の代謝能力を明確に実証した。

その他、測定可能な項目・利用可能なテクノロジー
 Microbiome composition
  > 16S or metagenome
  > ITS Fungal composition
  > Anti-biotic resistance
  > Viability
 Microbiome Function
  > Transcriptome
  > Metabolome
    > SCFA analysis
    > Microbiome metabolites
    > Drug metabolites
  > Microscopy (fluorescence)
 Physiology of Host
  > Blood biomarkers
  > Metabolites
  > Host-microbiome
  > Interactions

発表論文

Drug Metabolism and Disposition August 29, 2018,
An ex vivo fermentation screening platform to study drug metabolism by human gut microbiota

Evita van de Steeg, Frank H.J. Schuren, R. Scott Obach, Claire van Woudenbergh, Gregory S. Walker, Margreet Heerikhuisen, Irene H.G. Nooijen and Wouter H.J. Vaes

Pharmacol Res. 2012 Dec.
The human gastrointestinal microbiota--an unexplored frontier for pharmaceutical

Roeselers G, Bouwman J, Venema K,Montijn R.

Best Pract Res Clin Gastroenterol. 2013 Feb.
Ex vivo systems to study host-microbiota interactions in the gastrointestinal tract.

Roeselers G, Ponomarenko M, Lukovac S, Wortelboer HM

BMC Med Genomics. 2014 Jun 17
A systems biology approach to understand the pathophysiological mechanisms of cardiac pathological hypertrophy associated with rosiglitazone.

Verschuren L, Radonjic M, Wielinga PY, Kelder T, Kooistra T, van Ommen B, Kleemann R.

PLoS One. 2013
Differential effects of drug interventions and dietary lifestyle in developing type 2 diabetes and complications: a systems biology analysis in LDLr-/- mice.

Radonjic M, Wielinga PY, Wopereis S, Kelder T, Goelela VS, Verschuren L, Toet K, van Duyvenvoorde W, van der Werff van der Vat B, Stroeve JH, Cnubben N, Kooistra T, van Ommen B, Kleemann R.

Pharmacogenet Genomics. 2012 Dec;
Systems biology analysis unravels the complementary action of combined rosuvastatin and ezetimibe therapy

Verschuren L, Radonjic M, Wielinga PY, Kelder T, Kooistra T, van Ommen B, Kleemann R.

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