ナノマテリアルのヒト健康影響の評価手法に関する研究 - 全身暴露吸入による肺を主標的とした毒性評価研究

文献情報

文献番号

201236013A

報告書区分

総括

研究課題名

ナノマテリアルのヒト健康影響の評価手法に関する研究 - 全身暴露吸入による肺を主標的とした毒性評価研究

課題番号

H23-化学-一般-005

研究年度

平成24(2012)年度

研究代表者(所属機関)

今井田　克己(国立大学法人香川大学　医学部医学科病理病態・生体病御医学講座腫瘍病理学)

研究分担者(所属機関)

相磯　成敏(中央労働災害防止協会・日本バイオアッセイ研究センター・病理検査部・病理検査室 )
小川　幸男(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 )
高木　篤也(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 )
高橋　祐次(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 )

研究区分

厚生労働科学研究費補助金健康安全確保総合研究化学物質リスク研究

研究開始年度

平成23(2011)年度

研究終了予定年度

平成25(2013)年度

研究費

38,250,000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(NM)の有害性は暴露経路により大きく変わることが示されている。人においては、全身暴露による吸入毒性が最も重要であるが、動物実験においては粒子状物質を定量的に吸入暴露させることが設備的にも技術的にも難しい上に、NMが凝集体を作り易く分散性の確保の面で更なる工夫を要するため検討が進んでいない。本研究の目的は、肺に焦点を絞り、工業的ＮＭの全身暴露吸入暴露による人への外挿性の高い有害性情報を獲得する方法を迅速に確立し、その毒性評価を行うことである。

研究方法

腹腔内投与によって中皮腫発がん性が示された多層カーボンナノチューブ（MWCNT）を全身吸入暴露したマウスの肺を主体とした生体影響を調べる。本研究は、MWCNTの全身暴露吸入に関する研究、DNAマイクロアレイを用いた遺伝子発現変動解析、強制経気道投与方法を用いた粒子状物質の呼吸器への生体影響に関する研究、そしてMWCNT吸入暴露による肺の病理組織学的評価、の5つに分担して研究を行なっている。

結果と考察

全身曝露方法の一つとして音響式ダスト発生装置を検討し、その検体の暴露制御パラメータの最適化を行った。その結果、ＭＷＣＮＴ原末を検体として、4時間の暴露時間、目標相対濃度を200,000 cpmと設定した条件において、平均質量濃度が約 0.3mg/m*3が得られた。また、ＮＭの全身暴露吸入実験において問題となる凝集性を回避するためＭＷＣＮＴを高度に分散させる方法としてTaquann法を開発した。H24年度は、Taquann法による分散処理を行ったＭＷＣＮＴ（MWCNT-Taq）を、より効果的に全身吸入暴露させるべく、曝露方法の改良にも取り組んだ。さらに、高度に分散処理を施したことで、MWCNT-Taqに含まれる線維数を計測することが可能となり、その線維数を計測した結果　MWCNT-Taq　10ug、1ug、0.1ugに含まれる線維数は、それぞれ、2.3×10*7本、4.0×10*6本、3.2×10*5本であった。また、気管内投与実験では、多層カーボンナノチューブ原末（MWCNT-Bulk）およびTMWCNT-Taqの気管内投与による影響の違いを検討し、MWCNT-Bulkの気管内投与では、肺胞内にMWCNTを貪食した肺胞マクロファージが主体となり肉芽腫性変化及び軽度な線維化病変を形成していたのに対し、MWCNT-Taqの気管内投与では、肺胞内で好中球、マクロファージ、形質細胞が混在する局所な炎症性変化が認められた。また、MWCNT-Taqを貪食した肺胞マクロファージの集蔟はある程度認められたものの、これまでに先行研究などで経験しているようなMWCNT貪食肺胞マクロファージによる微小肉芽腫や線維化病変の形成を特徴とする生体反応ではなかった。このことは、MWCNT-BulkとMWCNT-Taqとではその毒性発現が異なることを示唆するものと考える。気管内投与による１年間での長期毒性を評価する実験を３つ進行させているが、いずれも順調に進行しており、来年度には病理組織学的な検討を行い、長期毒性についての詳細な評価を行う予定である。また、MWCNT-Bulkを単回吸入暴露（4時間全身暴露）後、1、３、及び７日目の肺を対象とした定量的なマイクロアレイ解析（Percellome法）を行なった結果では、免疫応答に関連する遺伝子の発現増加,及びCircadian rhythmに関係する遺伝子発現の変化が観察され、本年度ではさらに、免疫応答、及び細胞死・アポトーシスに関係する遺伝子の発現増加が暴露１及び３日後に認められ、７日目に脂質代謝関連遺伝子発現が増加することが示された。

結論

ナノマテリアルのヒト健康影響の評価手法に関する研究として、MWCNTの全身暴露吸入による肺を主標的とした毒性評価を行うために重要な研究基盤構築を行うことができ、最終的にMWCNTのマウス全身暴露吸入による毒性評価を行う予定である。