香料を含む食品添加物の遺伝毒性から発がんに至る毒性評価スキーム確立に向けた基盤的研究

文献情報

• 文献番号: 202323001A
• 報告書区分: 総括
• 研究課題名: 香料を含む食品添加物の遺伝毒性から発がんに至る毒性評価スキーム確立に向けた基盤的研究
• 課題番号: 21KA1001
• 研究年度: 令和5(2023)年度
• 研究代表者(所属機関): 杉山 圭一(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 変異遺伝部)

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)
• 小川　久美子(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　病理部)
• 石井　雄二(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　病理部)
• 高須　伸二(国立医薬品食品衛生研究所　病理部)
• 安井　学(国立医薬品食品衛生研究所変異遺伝部)
• 古濱　彩子(国立医薬品食品衛生研究所　変異遺伝部)
• 佐々　彰(千葉大学　大学院理学研究院生物学研究部門)

• 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 食品の安全確保推進研究
• 研究開始年度: 令和3(2021)年度
• 研究終了予定年度: 令和5(2023)年度
• 研究費: 24,024,000円
• 研究者交替、所属機関変更: -

研究報告書（概要版）

研究目的

本研究では、香料の安全性をin silico、in vitroそしてin vivoで階層的に評価するスキームの開発を目的に、効率的かつ信頼性の高い遺伝毒性・発がん性の包括的評価法の構築を目指す。

研究方法

使用量が多い香料50物質に対して、統計ベースとルールベースのAmes/QSAR予測と遺伝毒性情報の既存情報の調査を行った。更にこれまでに得られた知見を活かしつつ、得られた結果を部分構造ごとに整理した。チミジンキナーゼ（TK）遺伝子突然変異試験をプラットフォームとして、エピジェネティックな変化を定量可能な新規試験法の検出能・定量性の評価を行った。TK遺伝子をレポーターとした試験細胞株LmTK6を用いて、5-aza-deoxycytidineおよびGSK-3484862のDNA脱メチル化作用の配列特異性、ならびに12-O-Tetradecanoylphorbol-13-acetateのエピジェネティック作用を解析した。グルタチオン（GSH）の補充型TK6試験（GSH/GST-TK6試験）を実施しAmes試験のフォローアップが可能か検証した。香料の毒性評価スキームにおけるin vivo試験として、gpt deltaラットを用いた一般毒性・遺伝毒性・発がん性包括試験の有用性を検討するため、本法を用いた2-isopropyl-N-2,3-trimethylbutyramide（ITB）の包括的評価を実施した。階層的評価におけるin vivo評価系として、肝遺伝毒性・発がん性中期包括試験法（GPGモデル）の有用性を検討するため、本法を用いてin silico及びin vitroで遺伝毒性が明らかになった6-methoxyquinoline （6-MQ）を評価した。

結果と考察

使用量が多い香料50物質に対して、統計ベースとルールベースのAmes/QSAR予測と遺伝毒性情報の既存情報の調査を実施し、遺伝毒性の懸念の高さを部分構造ごとに整理できた。チミジンキナーゼ（TK）遺伝子突然変異試験をプラットフォームとして、エピジェネティックな変化を定量可能な新規試験法の検出能・定量性の評価を行い、計3物質の作用を同定した。
細胞を用いたin vitro遺伝毒性試験による遺伝毒性評価の精緻化として、ヒトTK6細胞を用いるグルタチオン補充型遺伝子変異試験（GSH/GST-TK6試験）は、Ames/QSARとAmes実試験の陽性香料物質4-メチル-2-ペンテナール（4MP）をフォローアップ可能であることが示唆された（今後、確認試験を実施予定）。
2-Isopropyl-N-2,3-trimethylbutyramide（ITB）の毒性標的である腎臓についてレポーター遺伝子変異原性試験を実施した結果、変異体頻度の変化は認められず、腎臓の遺伝毒性評価は陰性と判断した。また、肝臓の発がん性評価は陰性であった。
In silicoおよびin vitroで遺伝毒性が明らかになった6-methoxyquinoline （6-MQ）について、肝遺伝毒性・発がん性中期包括試験法（GPGモデル）による評価を継続した。その結果、6-MQの肝発がん性評価は陰性であった。また、OECD TG488に準拠した6-MQのin vivo変異原性試験を実施し、本モデルにおける遺伝毒性評価の妥当性を確認した。

結論

香料の遺伝毒性と発がん性を同時に検証することを計画している本研究は、食品の安全性確保に資するものであり、成果は厚生労働行政の施策等に直接反映できると考える。Ames/QSARを活用した化学物質のアラート構造から安全性評価を進める研究は、効率的な香料を含む食品添加物の安全性確保を可能とする基盤構築となる。TK6試験によるAmes試験のフォローアップは、動物愛護管理法が定める3Rに直接資する研究となる。本研究におけるin vivo試験による評価は、精緻な発がん性予測を可能とする基幹技術となる。エピジェネティックな変化を誘発する化学物質の検出系の構築は、ゲノム安定性確保の観点から、より精緻に食品の安全性を評価可能とする。これら研究成果は、今後の香料の遺伝毒性と発がん性評価の精緻化と効率化に直接寄与するものと考える。

公開日・更新日

• 公開日: 2024-09-12
• 更新日: -

文献情報

• 文献番号: 202323001B
• 報告書区分: 総合
• 研究課題名: 香料を含む食品添加物の遺伝毒性から発がんに至る毒性評価スキーム確立に向けた基盤的研究
• 課題番号: 21KA1001
• 研究年度: 令和5(2023)年度
• 研究代表者(所属機関): 杉山 圭一(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 変異遺伝部)

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)
• 小川　久美子(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　病理部)
• 石井　雄二(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　病理部)
• 高須　伸二(国立医薬品食品衛生研究所　病理部)
• 安井　学(国立医薬品食品衛生研究所変異遺伝部)
• 古濱　彩子(国立医薬品食品衛生研究所　変異遺伝部)
• 佐々　彰(千葉大学　大学院理学研究院生物学研究部門)

• 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 食品の安全確保推進研究
• 研究開始年度: 令和3(2021)年度
• 研究終了予定年度: 令和5(2023)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

本研究では、香料の安全性をin silico、in vitroそしてin vivoで階層的に評価するスキームの開発を目的に、効率的かつ信頼性の高い遺伝毒性・発がん性の包括的評価法の構築を目指す。

研究方法

香料等への定量的構造活性相関（QSAR）活用スキームの提案に向け、懸念が多いフラン骨格物質の遺伝毒性評価を行った。また、使用量が多い香料50物質に対し、Ames/QSAR予測と遺伝毒性情報の既存情報の調査を行った。これまでに得られた知見を活かし、得られた結果を部分構造ごとに整理した。TK遺伝子をレポーターとしてエピジェネティックな変化を高感度に評価するヒトLmTK6細胞株を樹立し、エピ遺伝毒性試験の標準プロトコール確立を目指した。個別指定香料を除いた18類香料について年間使用量に関する情報を精査した。In vivo遺伝毒性試験の特徴と課題に関して、遺伝毒性試験法の専門家による国際会議に参加して情報収集等を行なった。gpt deltaラットを用いた一般毒性・遺伝毒性・発がん性短期包括試験の有用性を検討するため、2-isopropyl-N-2、3-trimethylbutyramide（ITB）の評価を実施した。In vivo評価系としての遺伝毒性・発がん性中期包括試験の有用性を検討することを目的に、in silicoおよびin vitroで遺伝毒性が明らかになった香料6-methoxyquinoline （6-MQ）を対象に評価を実施した。

結果と考察

フラン骨格を有する香料およびその類似物質や使用量の多い50香料に着目し、予測・実測のAmes試験等の情報と構造の特徴を整理した。QSARにおける留意事項や使用量の多い群について、遺伝毒性の懸念に応じ分類できる可能性を認めた。LmTK6株を用いたエピ遺伝毒性試験によって、4化合物における潜在的エピジェネティック作用を同定した。また、国内に流通している食品用香料の使用量を整理することで、その使用実態を確認することができた。4-メチル-2-ペンテナール（4MP）は、Ames試験が非代謝活性化条件下で強い陽性、代謝活性化条件下でも明確に陽性であり、さらにAmes/QSAR予測でも統計・知識ベース共に陽性である。令和３年度に、非代謝活性化条件下のTK6試験で4MPが陰性であることを確認した。今年度、グルタチオン（GSH）を補充した代謝活性化条件下で4MPをTK6試験（GSH/GST-TK6試験）した結果、GSH/GSTの解毒機序が関与して、4MPが陰性となることが分かった。in vivo genotoxicity test strategiesの専門家会議に参加し、in vivo遺伝毒性試験の課題について議論した。gpt deltaラットを用いた一般毒性・遺伝毒性・発がん性短期包括試験の有用性を検討するため、本法を用いて2-isopropyl-N-2、3-trimethylbutyramide（ITB）の評価を実施した。一般毒性評価では、ITBは既報通り肝臓および腎臓に毒性を有することに加え、神経毒性を有することが明らかになった。一方、毒性標的臓器である肝臓および腎臓における遺伝毒性評価は陰性であり、懸念された遺伝毒性は認められなかった。また、肝臓における発がん性も陰性と判断した。In vivo評価系としての遺伝毒性・発がん性中期包括試験の有用性を検討することを目的に、in silicoおよびin vitroで遺伝毒性が明らかになった香料6-methoxyquinoline （6-MQ）を対象に評価を実施した。結果、6-MQの遺伝毒性および肝発がん性は陰性と判断された。また、OECDテストガイドラインに準拠した6-MQのin vivo変異原性試験において、ラット肝臓に突然変異誘発は認められなかった。

結論

Ames/QSARを活用した化学物質のアラート構造から遺伝毒性を予測する本技術は、膨大な種類を有する香料を含む食品添加物の安全性を効率的に評価する上での基盤を提供する。TK6試験によるAmes試験のフォローアップは、動物愛護管理法が定める3Rに直接資するだけでなく、遺伝毒性をより精緻に評価する上での将来的課題を明示している。in vivo評価系による評価は、精緻な発がん性予測を可能とする技術である。In vivo遺伝毒性試験の国際的な動向もフォローしている本研究班は、動物試験を用いた評価の方向性をタイムラグなく共有もしている。エピジェネティックな変化を誘発する化学物質の検出系の構築は、食品の安全性を評価する上での新たな視座を提供している。これら研究成果は、今後の香料の遺伝毒性と発がん性評価の精緻化と効率化に直接寄与するものと考える。

公開日・更新日

• 公開日: 2024-09-13
• 更新日: -

行政効果報告

• 文献番号: 202323001C

成果

• 専門的・学術的観点からの成果: 膨大な種類を有する香料を効率的にかつ適切にその安全性評価を進めるうえで有用なAmes/QSAR技術の活用法について検討を進め、さらにはそのフォローアップ、発がん性評価手法についても研究を進めた。これらの技術・試験法は、香料の安全性評価の基盤技術として活用されることが期待されている。
• 臨床的観点からの成果: 該当なし
• ガイドライン等の開発: 該当なし
• その他行政的観点からの成果: 該当なし
• その他のインパクト: 該当なし

発表件数

• 原著論文（和文）: 0件
• 原著論文（英文等）: 19件
• その他論文(和文): 3件
• その他論文(英文等): 0件
• 学会発表(国内学会): 59件
• 学会発表(国際学会等): 1件
• その他成果(特許の出願): 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

公開日・更新日

• 公開日: 2024-09-12
• 更新日: -

収支報告書

• 文献番号: 202323001Z