化学物質リスク評価の基盤整備におけるトキシコゲノミクスの利用に関する研究-反復暴露影響及び多臓器連関性(発達過程を含む)に重点を置いた解析研究

文献情報

文献番号
200839001A
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におけるトキシコゲノミクスの利用に関する研究-反復暴露影響及び多臓器連関性(発達過程を含む)に重点を置いた解析研究
課題番号
H18-化学・一般-001
研究年度
平成20(2008)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)
  • 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)
  • 相崎 健一(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 )
  • 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)
  • 池田 通(長崎大学大学院医歯薬学総合研究科 口腔病理学分野)
  • 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病態生理学教室)
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18(2006)年度
研究終了予定年度
平成20(2008)年度
研究費
83,160,000円
研究者交替、所属機関変更
-

研究報告書(概要版)

研究目的
本研究は、化学物質リスク評価システム構築に網羅的遺伝子発現解析法を適用するものである。先の研究にて構築済みの単回(急性)暴露によるマウス肝の初期応答データベースに、反復(慢性)暴露実験からの情報、多臓器間の連関情報、及び、in situ hybridization(ISH)による臓器内の遺伝子発現部位の可視化情報を加え、更なる充実を図ると共に、毒性学的意味付けを膨大なゲノミクス情報から取り出すためのインフォマティクス技術開発を平行して進める。これにより、従来以上に迅速、定量的且つ高精度な評価システムの構築を目指す。
研究方法
研究班はデータベース(DB)生成研究、基盤研究、インフォマティクス開発研究の3部構成とする。DB生成研究では、マウスを用い、1)新型慢性暴露、2)多臓器間連関性、3)ハイスループットISH(HS-ISH)DBを構築する。基盤研究では発生毒性、免疫毒性、造血毒性、消化管毒性、骨毒性、遺伝子傷害毒性を取り上げる。インフォマティクス開発研究では、研究代表者らが構築した遺伝子発現値の絶対値化手法であるPercellome手法に基礎を置くMillefeuille dataシステムの改良、大量データから生物学的有意な情報を効率的に抽出する方法の開発・検証を実施する。
結果と考察
DB生成研究では新型慢性暴露実験は合計7実験、多臓器間連関性は2化学物質各6臓器についてDB生成を完了した。HS-ISHは定量解析を可能とした。基盤研究では各班員の実験系について網羅的遺伝子発現解析を実施し、特に発生毒性について、ES細胞を分化させたEB(胚葉体)を用いるin vitro系を用い、サリドマイドにより発現増加する遺伝子を見出すなどの成果を得た。インフォマティクス開発研究ではマイクロアレイ飽和、クロスハイブリ現象を補正するアルゴリズムの開発、発現パターン特徴抽出アルゴリズムの改良を行うと共に、データベース最適化とナレッジデータ強化を実施した。
結論
DB生成研究は本年度も順調に推移した。基盤研究では各分担研究における網羅的遺伝子発現データが得られ、DB強化に役立つ知見が得られた。インフォマティクス開発研究ではマイクロアレイ飽和、クロスハイブリ現象を補正するアルゴリズム開発が進み、既に開発済みの発現パターン特徴抽出アルゴリズムと合わせ、網羅性と迅速性を共に飛躍的に向上させる成果を得た。

公開日・更新日

公開日
2009-05-25
更新日
-

文献情報

文献番号
200839001B
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におけるトキシコゲノミクスの利用に関する研究-反復暴露影響及び多臓器連関性(発達過程を含む)に重点を置いた解析研究
課題番号
H18-化学・一般-001
研究年度
平成20(2008)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)
  • 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)
  • 相崎 健一(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 )
  • 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)
  • 池田 通(長崎大学大学院医歯薬学総合研究科 口腔病理学分野)
  • 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病態生理学教室)
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18(2006)年度
研究終了予定年度
平成20(2008)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
本研究は化学物質リスク評価システム構築に網羅的遺伝子発現解析法を適用するものである。先の研究にて構築済みの単回暴露によるマウス肝初期応答データベース(DB)に、反復(慢性)暴露からの情報、多臓器間の連関情報、in situ hybridization(ISH)による臓器内遺伝子発現部位情報を加え更なる充実を図り、毒性学的意味付けを取り出すインフォマティクス開発を平行して進め、従来以上に迅速、定量的且つ高精度な評価システムの構築を目指す。
研究方法
研究班はDB生成研究、基盤研究、インフォマティクス開発研究の3部構成とした。DB生成研究では、マウスを用い、1)新型慢性暴露、2)多臓器間連関性、3)ハイスループットISH(HS-ISH)DBを構築した。基盤研究では発生毒性、免疫毒性、造血毒性、消化管毒性、骨毒性、遺伝子傷害毒性を取り上げた。インフォマティクス開発研究では、独自の遺伝子発現値の絶対値化手法であるPercellome手法に基礎を置くMillefeuille dataシステムの改良、大量データから生物学的有意な情報を効率的に抽出する方法の開発・検証を実施した。
結果と考察
新型慢性暴露は反復暴露物質5種、単回チャレンジ物質3種等による20実験のデータを蓄積した。多臓器は肝、腎、心、肺、精巣、脳などのデータを4物質について取得した。HS-ISHは高感度定量解析システムを導入した。基盤研究では、発生毒性において、催奇形性物質の新規標的分子候補同定などの成果を得た。インフォマティクス開発研究では、全発現パターンを網羅するクラスタリング法性能向上、生物学的有意な発現パターン抽出アルゴリズムRsortの独自開発を経て、45,000遺伝子の中から見落とし無く、既知情報に頼らず、生物学的に有意な遺伝子の挙動を迅速に把握することを可能とした。
結論
反復暴露が第二の化合物への反応性を修飾する状況を遺伝子レベルで捉え、また経口投与によっても化合物によっては肺が鋭敏に反応するなど、多種臓器を同時解析しなければ見出せない現象が捉えられた。基盤研究では特に発生毒性に本手法を適用する基本整備を完了した。インフォマティクス解析手法の独自開発により、蓄積したデータを吟味し、化学物質による遺伝子発現カスケードを解明する実地体制が整った。以上、安全性評価に於けるトキシコゲノミクスの従来以上の利用促進が期待できる。

公開日・更新日

公開日
2009-05-25
更新日
-

研究報告書(紙媒体)

公開日・更新日

公開日
2010-01-26
更新日
-

行政効果報告

文献番号
200839001C

成果

専門的・学術的観点からの成果
網羅的遺伝子発現解析法を化学物質リスク評価システム構築に適用し、反復暴露からの情報、多臓器間の連関情報、臓器内遺伝子発現部位情報を加え更なる充実を図り、インフォマティクス解析手法開発を進めた結果、反復暴露が第二の化合物への反応性を修飾する状況を遺伝子レベルで捉え、また経口投与によっても肺が鋭敏に反応するなどの現象が初めて捉えられた。インフォマティクス独自開発により、データを吟味し、遺伝子発現カスケードを解明する実地体制が整った。今後、トキシコゲノミクスの従来以上の利用促進が期待できる。
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誘発される各臓器における網羅的遺伝子発現変化の情報は、化学物質リスク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意義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ている。
ガイドライン等の開発
現時点ではガイドライン開発に至っていないが、本研究で活用した、遺伝子発現データを絶対標準化する方法(Percellome法)や、厳密な管理下での精緻な動物実験プロトコールは、トキシコゲノミクスを用いるガイドラインの将来的な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)
0件
原著論文(英文等)
73件
その他論文(和文)
4件
その他論文(英文等)
2件
学会発表(国内学会)
103件
学会発表(国際学会等)
71件
その他成果(特許の出願)
0件
「出願」「取得」計0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)

公開日・更新日

公開日
2015-06-01
更新日
-