有機酸代謝異常によって生成・蓄積する有機酸は尿中に排出される。グルタル酸や3-ヒドロキシグルタル酸は近位尿細管で分泌を受ける。さらに、メチルマロン酸は近位尿細管で腎毒性を示すことが報告される。近位尿細管に発現するトランスポーターによる有機酸の基質認識を評価するため、まず、近位尿細管上皮の基底（血液側）膜に発現し、有機アニオン系薬物の尿中排泄を担うOAT1/3について、tetracycline誘導性遺伝子発現(Tet-On)細胞株を樹立した。OAT1又はOAT3遺伝子を導入したHEK293細胞から、tetracycline添加によってOAT1又はOAT3タンパク質発現及びp-アミノ馬尿酸又はエストロン硫酸の取り込みが上昇した株を選択した。また、尿細管上皮の頂端（管腔側）膜に発現するOAT4は、基質を取り込み方向にも排出方向にも輸送する。OAT4を介した基質認識及び輸送の方向を検討するため、プロテオリポソームよる評価系構築を試みた。OAT4をリポソーム膜に発現させたところ、OAT4タンパク質の発現及び脂質の小胞化を示すことができた。しかし、OAT4基質であるエストロン硫酸、DHEA硫酸、及びolmesartanのリポソーム内への取り込みは、交換輸送の駆動力となるイオン勾配の有無にかかわらず示されなかった。一方、OAT4による経細胞輸送の評価系は構築できた。OAT4を導入したTet-On型MDCK細胞を単層培養し、tetracycline添加によってOAT4発現を誘導したところ、ヒト尿細管と同様に頂端膜に発現が示された。さらにOAT4発現誘導により、OAT4によって取り込み及び排出の両方向に運ばれるolmesartanの移行は、基底膜側から頂端膜側及び頂端膜側から基底膜側の両方向で上昇した。一方、OAT4によって細胞内への取り込み輸送のみが示されるDHEA硫酸については、OAT4発現によって頂端膜側から基底膜側への移行が基底膜側から頂端膜側への移行よりも顕著に上昇した。これらより、有機酸の輸送評価が可能な細胞系が構築できたと判断した。
Organic academia is characterized by increased excretion of unusual organic acids in the urine. Of them, for example, glutaric acid and 3-hydroxyglutaric acid are actively secreted in the urine. Moreover, methylmalonic acid exerts renal toxicity in the proximal tubules. Therefore, to evaluate the substrate recognition of the organic acids by organic anion transporters in renal proximal tubules, we firstly established tetracycline inducible OAT1/3 overexpressing cell lines. OAT1 and OAT3 are responsible for the renal secretion of various drugs by basolateral uptake at the blood facing membrane. We selected clones that exhibited tetracycline inducible expression of OAT1 or OAT3 protein and increase of p-aminohippurate or estrone sulfate uptake, respectively. Besides OAT1 and OAT3, OAT4 a bidirectional organic anion transporter is localized at the lumen facing apical membrane of human proximal tubules. To examine the substrate recognition and transport direction of organic acids by OAT4, we tried to construct an experimental system using proteoliposome. Association of OAT4 protein with the liposomal membrane was detected by western blotting. In addition, a dynamic light scattering method revealed that the OAT4 expressing liposome appeared to be present as a liposomal vesicle. However, OAT4-mediated vesicular uptake of OAT4 substrates (estrone sulfate, DHEA-sulfate and olmesartan) were not detected even in the presence of ion gradient of exchangers for the counter-transport. Meanwhile, we successfully established tetracycline inducible OAT4 expressing MDCK cell line to evaluate the transcellular transport. The introduced OAT4 was mainly expressed at the apical membrane of canine kidney epithelial-derived MDCK cells monolayer as maintaining the polarity in the proximal tubules. Furthermore, transcellular transport of olmesartan, a bidirectional (influx and efflux) substrate of OAT4, was enhanced both apical-to-basal and basal-to-apical direction by OAT4 expression induction. On the other hand, transcellular transport of DHEA-sulfate was significantly higher in the apical-to-basal direction than in the basal-to-apical direction. These results are consistent with the previous results that OAT4 transports DHEA-sulfate only influx direction. Thus, we validated the development of optimal assay for OAT-mediated cellular transport of organic acids.