トキシコキネティクス／トキシコプロテオミクス解析による食品ナノマテリアルの免疫毒性リスク予測・回避法の開発

文献情報

• 文献番号: 201033049A
• 報告書区分: 総括
• 研究課題名: トキシコキネティクス／トキシコプロテオミクス解析による食品ナノマテリアルの免疫毒性リスク予測・回避法の開発
• 課題番号: H21-食品・若手-017
• 研究年度: 平成22(2010)年度
• 研究代表者(所属機関): 吉岡 靖雄(大阪大学臨床医工学融合研究教育センター 薬学研究科)

研究分担者(所属機関)

• 吉川　友章(大阪大学薬学研究科　毒性学分野)

• 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 食品の安心・安全確保推進研究
• 研究開始年度: 平成21(2009)年度
• 研究終了予定年度: 平成22(2010)年度
• 研究費: 5,000,000円
• 研究者交替、所属機関変更: -

研究報告書（概要版）

研究目的

ナノマテリアルは、食品産業において革命を起こす新素材として期待され、機能性食品・栄養成分送達システム・着色剤・香料として利用されつつある。一方で、生体免疫系がナノマテリアルを異物として認識した際に機能不全を起こす可能性が報告されるなど、ナノマテリアルの革新的機能が人体に対して未知の免疫撹乱作用を呈する危険性が指摘されている。そこで本研究では、食品添加物として認可されているシリカ粒子を用いて、ナノマテリアルの免疫応答に与える影響評価と、プロテオミクスによる安全性予測バイオマーカーの探索を試みた。

研究方法

非晶質シリカ（直径30、70、300、1000 nm；それぞれnSP30、nSP70、nSP300、mSP1000）を使用した。鶏卵白アルブミン（OVA）誘発食物アレルギーモデルマウスを用いて食物アレルギーに与える影響を評価した。また、デキストラン硫酸ナトリウム塩誘発大腸炎モデルマウスにより炎症性腸疾患に与える影響を検討した。

結果と考察

まず、OVAと非晶質シリカを経口投与し、OVAに対するアレルギー応答を検討した。その結果、OVA単独投与群ではOVA特異的抗体誘導は、ほとんど誘導されなかったのに対して、nSP30とOVAを共投与することで、OVA特異的抗体の有意な産生上昇が観察された。以上の結果から、非晶質ナノシリカが、食物アレルギー発症を助長する可能性が示された。次に、炎症性腸疾患の発症に与える影響を評価した結果、nSP70とmSP1000のみを用いたプレリミナリーな結果ではあるが、nSP70投与群でのみ、大腸炎に起因する体重低下が悪化する傾向が認められた。従って、詳細な検討が必要ではあるものの、非晶質ナノシリカが炎症性腸疾患の病態悪化要因になる可能性が示された。一方で、非晶質ナノシリカの粒子表面の化学修飾により、上記の生体影響を軽減し得る可能性も明らかとしており、安全なナノマテリアルの創出に向けた基盤情報になると考えている。さらに、非晶質ナノシリカの経口曝露により変動する血中蛋白質をスクリーニングすることで、ハプトグロビンなどの急性期蛋白質が安全性予測バイオマーカーになり得ることを明らかとした。

結論

本研究で得られた成果は、安全なナノマテリアルの創製に向けた有用な情報になると期待される。

公開日・更新日

• 公開日: 2011-05-18
• 更新日: -

文献情報

• 文献番号: 201033049B
• 報告書区分: 総合
• 研究課題名: トキシコキネティクス／トキシコプロテオミクス解析による食品ナノマテリアルの免疫毒性リスク予測・回避法の開発
• 課題番号: H21-食品・若手-017
• 研究年度: 平成22(2010)年度
• 研究代表者(所属機関): 吉岡 靖雄(大阪大学臨床医工学融合研究教育センター 薬学研究科)

研究分担者(所属機関)

• 吉川　友章(大阪大学薬学研究科　毒性学分野)

• 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 食品の安心・安全確保推進研究
• 研究開始年度: 平成21(2009)年度
• 研究終了予定年度: 平成22(2010)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

ナノマテリアルは、食品産業において革命を起こす新素材として期待され、機能性食品・栄養成分送達システム・着色剤・香料として利用されつつある。一方で、ナノマテリアルの革新的機能が人体に対して未知の免疫撹乱作用を呈する危険性が指摘されている。そこで本研究では、食品添加物として認可されているシリカ粒子を用いて、食品中ナノマテリアルの安全性評価を試みた。

研究方法

実験グレードの非晶質シリカ（直径30、70、300、1000 nm；それぞれnSP30、nSP70、nSP300、mSP1000）を使用した。

結果と考察

1）各粒子径の非晶質シリカをマウス腹腔内へと投与し、起炎性を評価した結果、ナノメートルサイズの非晶質ナノシリカが、サブミクロンサイズの非晶質シリカと比較して強い起炎性を有する可能性が示された。2）各非晶質シリカを28日間連日経口投与したところ、いずれの非晶質シリカ投与群でも目立った体重変化や臓器重量変化は認められなかったが、nSP30、nSP70投与群の腸管膜リンパ節の肥大化が認められ、免疫系に異常が起きていることが示唆された。さらに、nSP70投与群において、リンパ球や血小板が減少している傾向が認められたことから、血液機能に影響を及ぼす可能性が示唆された。3）鶏卵白アルブミン（OVA）と非晶質シリカを経口投与し、食物アレルギー誘発能を検討した。その結果、nSP30とOVAを共投与することで、OVA特異的抗体の有意な産生上昇が観察され、非晶質ナノシリカが、食物アレルギー発症を助長する可能性が示された。4）nSP70とmSP1000のみを用いたプレリミナリーな結果ではあるが、nSP70が炎症性腸疾患の発症・病態を悪化させる傾向が認められた。一方で、非晶質ナノシリカの粒子表面の化学修飾により、上記の生体影響を軽減し得る可能性も明らかとしており、安全なナノマテリアルの創出に向けた基盤情報になると考えている。5）非晶質ナノシリカの経口曝露により変動する血中蛋白質をスクリーニングすることで、ハプトグロビンなどの急性期蛋白質が安全性予測バイオマーカーになり得ることを明らかとした。

結論

本研究で得られた成果は、安全なナノマテリアルの創製に向けた有用な情報になると期待される。

公開日・更新日

• 公開日: 2011-05-18
• 更新日: -

行政効果報告

• 文献番号: 201033049C

成果

• 専門的・学術的観点からの成果: 本研究では、食品中ナノマテリアルの安全性評価のみならず、安全な食品中ナノマテリアルの創製に資する基盤情報を収集した。これら情報の集積は、有用かつ安全な食品中ナノマテリアルの創出に繋がり、食品中ナノマテリアルの社会受容や恩恵享受を促進して、新技術を活用した安全・安心で豊かな日本社会の構築や我が国のナノテク業界における世界的産業競争力強化に貢献できると期待される。
• 臨床的観点からの成果: 本研究では、食品中ナノマテリアルの生体影響をマウスにより検討した。今後は、実際にヒトがどの程度のナノマテリアルを摂食しているのかといった曝露実態を詳細に検討するとともに、食物アレルギーや炎症性腸疾患などの疾患罹患率との関連性をも評価していく必要があると考えている。
• ガイドライン等の開発: 本研究成果は、厚生労働行政として主導すべきナノマテリアルの安全点検実施や科学的根拠に基づく規制作りに必須の科学的知見を提供可能であるため、将来的にはガイドライン策定に向けた基礎情報になり得ると考えられる。
• その他行政的観点からの成果: 該当無し。
• その他のインパクト: 多くの論文発表や学会発表を通じて、研究成果を広く公表した。

発表件数

• 原著論文（和文）: 0件
• 原著論文（英文等）: 5件
• その他論文(和文): 1件
• その他論文(英文等): 0件
• 学会発表(国内学会): 14件
• 学会発表(国際学会等): 2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

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）

• 原著論文1: Morishige T, Yoshioka Y, Tanabe A, et al.; Titanium dioxide induces different levels of IL-1b production dependent on its particle characteristics through caspase-1 activation mediated by reactive oxygen species and cathepsin B; Biochem Biophys Res Commun , 392 (2) , 160-165 (2010)
• 原著論文2: Morishige T, Yoshioka Y, Inakura H, et al.; The effect of surface modification of amorphous silica particles on NLRP3 inflammasome mediated IL-1b production, ROS production and endosomal rupture; Biomaterials , 31 (26) , 6833-6842 (2010)
• 原著論文3: Morishige T, Yoshioka Y, Inakura H, et al.; Cytotoxicity of amorphous silica particles against macrophage-like THP-1 cells depends on particle-size and surface properties; Pharmazie , 65 (8) , 596-599 (2010)
• 原著論文4: Higashisaka K, Yoshioka Y, Yamashita K, et al.; Acute phase proteins as biomarkers for predicting the exposure and toxicity of nanomaterials; Biomaterials , 32 (1) , 3-9 (2011)
• 原著論文5: Nabeshi H, Yoshikawa T, Arimori A, et al.; Effect of surface properties of silica nanoparticles on their cytotoxicity and cellular distribution in murine macrophages; Nanoscale Res Lett , 6 (1) , 1-6 (2011)

公開日・更新日

• 公開日: 2015-06-15
• 更新日: -

収支報告書

• 文献番号: 201033049Z