化学物質リスク評価の基盤整備としてのトキシコゲノミクスに関する研究

文献情報

文献番号
200501151A
報告書区分
総括
研究課題名
化学物質リスク評価の基盤整備としてのトキシコゲノミクスに関する研究
課題番号
H15-化学-002
研究年度
平成17(2005)年度
研究代表者(所属機関)
菅野 純(国立医薬品食品衛生研究所安全性生物試験研究センター毒性部)
研究分担者(所属機関)
  • 江馬 眞(国立医薬品食品衛生研究所安全性生物試験研究センター総合評価研究室)
  • 北嶋 聡(国立医薬品食品衛生研究所安全性生物試験研究センター毒性部)
  • 井上 達(国立医薬品食品衛生研究所安全性生物試験研究センター)
  • 漆谷 徹郎(同志社女子大学薬学部医療薬学科)
  • 北川 昌伸(東京医科歯科大学医歯学総合研究科包括病理学分野)
  • 矢守 隆夫(癌研究会癌化学療法センター分子薬理部)
  • 小野 宏((財)食品薬品安全センター秦野研究所)
  • 本間 正充(国立医薬品食品衛生研究所安全性生物試験研究センター変異遺伝部)
研究区分
厚生労働科学研究費補助金 健康安全確保総合研究分野 化学物質リスク研究
研究開始年度
平成15(2003)年度
研究終了予定年度
平成17(2005)年度
研究費
250,000,000円
研究者交替、所属機関変更
-

研究報告書(概要版)

研究目的
化学物質リスク評価の基盤整備として、網羅的な遺伝子発現変動解析手法を毒性学に適用する事により、より迅速、正確且つ安価な化学物質安全性評価システムを構築する。このために、網羅的遺伝子発現情報を基にした化学物質トキシコゲノミクスデータベース(DB)を構築し、その有機的活用に必須なインフォマティクス技術(IT)を整備する。
研究方法
研究班はDB生成研究と基盤研究の2部構成とし、前者は主にマウスに既知化学物質の暴露(3年間目標90物質)による肝を主標的とした遺伝子発現情報の網羅的な採取を積み重ね、DBとする。これに並行してデータ解析に必須なプログラム群を開発した。後者は、各種毒性標的、個体差、種差、及び遺伝毒性メカニズムに関わる分担研究から成り、得られた研究結果をIT検証等に活用する。
結果と考察
3年計画の最終年度として、DB生成研究では、残る目標30物質について、既に完成したマウス暴露実験システム及び網羅的遺伝子発現変動データの取得システムにより、DBの充実強化を継続実施した。本年度の暴露化学物質にはアセフェート、カルバリル等の農薬、ホルマリン、アセトアルデヒド、トルエンなどシックハウス症候群関連物質が含まれる。IT整備については、毒性関連遺伝子のカスケード描出を実現する過程で必須であるところの、複数の化学物質に共通する反応を網羅的に抽出する「同期遺伝子」分析アルゴリズムと、その結果を評価するソフトウエアを開発・実装した。基盤研究では、個々のテーマ毎の成果のほか、マウス胚等微量サンプルによるマイクロアレイ解析を進める為の技術開発と確立等、波及的にDB構築に役立つ種々の研究成果を得た。
結論
DB生成研究では、27化学物質の遺伝子発現データを追加し、ITシステムには複数の化学物質で同調して発現誘導される遺伝子要素を分析するシステムを開発、実装した。基盤研究では、各分担課題固有の実験からの有意義な成果が得られ、またそれらのDBへの還元が行われた。

公開日・更新日

公開日
2006-06-06
更新日
-

文献情報

文献番号
200501151B
報告書区分
総合
研究課題名
化学物質リスク評価の基盤整備としてのトキシコゲノミクスに関する研究
課題番号
H15-化学-002
研究年度
平成17(2005)年度
研究代表者(所属機関)
菅野 純(国立医薬品食品衛生研究所安全性生物試験研究センター毒性部)
研究分担者(所属機関)
  • 江馬 眞(国立医薬品食品衛生研究所安全性生物試験研究センター総合評価研究室)
  • 北嶋 聡(国立医薬品食品衛生研究所安全性生物試験研究センター毒性部)
  • 井上 達(国立医薬品食品衛生研究所安全性生物試験研究センター)
  • 漆谷 徹郎(同志社女子大学薬学部医療薬学科)
  • 北川 昌伸(東京医科歯科大学医歯学総合研究科包括病理学分野)
  • 矢守 隆夫(癌研究会癌化学療法センター分子薬理部)
  • 小野 宏((財)食品薬品安全センター秦野研究所)
  • 本間 正充(国立医薬品食品衛生研究所安全性生物試験研究センター変異遺伝部)
  • 山中 すみへ(東京歯科大学衛生学)
研究区分
厚生労働科学研究費補助金 健康安全確保総合研究分野 化学物質リスク研究
研究開始年度
平成15(2003)年度
研究終了予定年度
平成17(2005)年度
研究者交替、所属機関変更
-

研究報告書(概要版)

研究目的
化学物質リスク評価の基盤整備として、網羅的な遺伝子発現変動解析手法を毒性学に適用する事により、より迅速、正確且つ安価な化学物質安全性評価システムを構築する。このために、網羅的遺伝子発現情報を基にした化学物質トキシコゲノミクスデータベース(DB)を構築し、その有機的活用に必須なインフォマティクス技術(IT)を整備する。
研究方法
研究班はDB生成研究と基盤研究の2部構成とし、前者は主にマウスに既知化学物質の暴露(目標90物質)による肝を主標的とした遺伝子発現情報の網羅的な採取を積み重ね、DBとした。これに並行してデータ解析に必須なプログラム群を開発した。後者は、各種毒性標的、個体差、種差、及び遺伝毒性メカニズムに関わる分担研究から成り、得られた研究結果をIT検証等に活用した。
結果と考察
DB生成研究では、厳密な管理下での精緻な動物実験の実施体制を確立した。独自開発した絶対標準化法(Percellome法)によりマイクロアレイ及び定量的RT-PCRからの高精度のデータを生成する体制を構築した。医薬品、工業製品、核内受容体作動物質、食品由来物質、発がん物質、農薬、シックハウス症候群関連物質等を含む毒性学的意義に基づき厳選された82物質について延べ100超の暴露実験を実施し、計画を上回る2億超のデータからなるDBを得た。個々の化学物質データは単回暴露濃度4点、暴露後時間4点、計16群(48点)よりなる。これを3次元的に可視化し、発現変動の把握を容易にし、類似の反応を示す遺伝子を抽出するソフトウエア群(MFシステム)を開発した。更に、これを基に遺伝子クラスタリングシステムを開発し、複数の化学物質間の共通反応を分析するソフトウエアの開発にも成功した。その結果、既知の毒性物質に未報告の遺伝子群の変動を見出す等の分子毒性学的意義を有する新規成果が多数得られた。基盤研究では、各分担の成果の他、マウス胚等の微小サンプル解析の技術開発等に見る如きDB構築に有益な波及的成果を得た。
結論
マウス肝を主な対象に単回暴露の初期遺伝子発現応答に関わる高精度トキシコゲノミクスDB及びITシステムをPercellome法を基盤に構築した。これにより毒性メカニズム解析に直結する種々の新知見が得られたことから、本研究が、より迅速、正確且つ安価な評価システムの構築に実質的に有効である事が示された。

公開日・更新日

公開日
2006-06-06
更新日
-

研究報告書(紙媒体)

公開日・更新日

公開日
2007-01-19
更新日
-

行政効果報告

文献番号
200501151C

成果

専門的・学術的観点からの成果
網羅的な遺伝子発現変動解析手法を毒性学に適用し、より迅速、正確且つ安価な化学物質安全性評価システムを構築するために、独自開発した遺伝子発現値絶対標準化法(Percellome法)を用いた高精度のデータ生成体制の下、医薬品、工業製品、核内受容体作動物質、食品由来物質、発がん物質、農薬、シックハウス症候群関連物質等を含む毒性学的意義に基づき厳選された82物質のマウス肝データベースを取得した。既知の毒性物質に未報告の遺伝子群の変動を見出す等の分子毒性学的意義を有する新規成果を多数得た。
臨床的観点からの成果
本研究で構築した化学物質により生じる肝における網羅的遺伝子発現変化の情報は、化学物質安全性評価に役立つと同時に、医薬品の副作用メカニズム解明につながる臨床的にも有用な情報を含む基盤データベースとしての活用が見込まれるものである。
ガイドライン等の開発
現時点ではガイドライン開発には至っていないが、本研究の成果である、遺伝子発現データを絶対標準化する手法(Percellome法)の開発及び、厳密な管理下での精緻な動物実験の実験プロトコール確立は、将来的なガイドライン開発に役立つものである。
その他行政的観点からの成果
特になし
その他のインパクト
特になし

発表件数

原著論文(和文)
3件
原著論文(英文等)
86件
その他論文(和文)
12件
その他論文(英文等)
4件
学会発表(国内学会)
18件
学会発表(国際学会等)
7件
その他成果(特許の出願)
0件
「出願」「取得」計1件
その他成果(特許の取得)
0件
その他成果(施策への反映)
0件
その他成果(普及・啓発活動)
0件

特許

主な原著論文20編(論文に厚生労働科学研究費の補助を受けたことが明記された論文に限る)

論文に厚生労働科学研究費の補助を受けたことが明記された論文に限ります。

原著論文1
Kanno J, Aisaki KI, Igarashi K et al.
"Per cell" normalization method for mRNA measurement by quantitative PCR and microarrays
BMC Genomics. , 7 , 64-  (2006)
原著論文2
Nakamura Y, Igarashi K, Kanno J et al.
E4F1, a Novel Estrogen-Responsive Gene in Possible Atheroprotection, Revealed by Microarray Analysis
American Journal of Pathology. , 165 , 2019-2031  (2004)

公開日・更新日

公開日
2013-04-02
更新日
-