食品添加物等の遺伝毒性発がんリスク評価法に関する研究

文献情報

• 文献番号: 201426011A
• 報告書区分: 総括
• 研究課題名: 食品添加物等の遺伝毒性発がんリスク評価法に関する研究
• 課題番号: H24-食品-一般-011
• 研究年度: 平成26(2014)年度
• 研究代表者(所属機関): 本間 正充(国立医薬品食品衛生研究所 変異遺伝部)

研究分担者(所属機関)

• 續　輝久(九州大学大学院 医学研究院生体制御学講座)
• 安井　学(国立医薬品食品衛生研究所　変異遺伝部)
• 山田雅巳(国立医薬品食品衛生研究所　変異遺伝部)
• 増村健一(国立医薬品食品衛生研究所　変異遺伝部)
• 鈴木孝昌(国立医薬品食品衛生研究所　遺伝子細胞医薬部)

• 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 【補助金】 食品の安全確保推進研究
• 研究開始年度: 平成24(2012)年度
• 研究終了予定年度: 平成26(2014)年度
• 研究費: 10,100,000円
• 研究者交替、所属機関変更: -

研究報告書（概要版）

研究目的

遺伝毒性物質の作用には一般に閾値がないとされており、どのように微量であってもヒトに対してリスクを示すと考えられている。このため遺伝毒性を示す発がん物質にはADI が設定されず、行政上の規制が困難となる。本研究では、遺伝毒性陽性と判定された化学物質の発がんリスクを適切に評価することを目的とし、陽性反応を定量的に評価するための手法の開発と、陽性反応における閾値の発生機序の解明を目指す。

研究方法

4種類の代表的な肝発がん遺伝毒性物質について、トランスジェニック突然変異（TG）試験を実施した。XPA欠損細胞を作成し、酸化的損傷に対する修復機構と、閾値の有無を検討した。動物実験での低用量における閾値に関しては、低用量臭素酸カリウムを経口投与して、発がん実験を行った。食品添加物のうち指定添加物に関して実施された遺伝毒性試験データデータベースを作成した。また、TG試験と発がん性のデータベースも作成した。低用量の遺伝毒性物質の曝露評価のためにLC-MSを用いた網羅的タンパクアダクトーム解析を試みた。

結果と考察

4種類の代表的な肝発がん遺伝毒性物質について、トランスジェニック突然変異（TG）試験を実施し、試験結果から遺伝毒性ベンチマークドーズ（TG-BMDL10）を算出し、発がんのベンチマークドーズ(CARCBMDL10)と比較したところ、量的相関性が高いことから、発がん性データが十分でない場合でも、TG試験結果から発がんリスクを評価できる可能性が示唆された。DNA酸化損傷である8-oxodGは1分子では塩基除去修復が働くが、複数クラスタリングしている場合はヌクレオチド除去修復が関与することがXPA欠損細胞を用いた研究で明らかになった。低用量臭素酸カリウムを経口投与して、発がん実験を行った。Mutyh遺伝子が欠損した個体でも臭素酸カリウムの突然変異誘発に関しても「閾値」が存在することを示唆された。全ての化学物質に対するTG試験データベースを作成し、TG試験結果と発がん性の相関について検討した。発がん性との相関性は高く、TG試験は発がんのリスク評価に有用と判断された。ヒト血清サンプル中のヒトアルブミン（HAS）システイン残基における未知の付加体を、MS/MSスペクトルの類似性から網羅的に解析したところ、ラットヘモグロビンにおける新規のグリシドールアダクトとして、125番目のシステイン残基のアダクトを検出した。

結論

本研究では遺伝毒性試験データをヒト発がんリスク評価に利用するために、遺伝毒性の量的反応性を考慮した手法の開発を目指す。TG試験を実施し、その試験結果から遺伝毒性ベンチマークドーズ(TG-BMDL10) を算出し、発がんのベンチマークドーズ (CARC-BMDL10) と比較したところ、発がん性データが十分でない場合でも、TG試験結果から発がんリスクを評価できる可能が示唆された。DNA酸化損傷である8-oxodGは１分子では塩基除去修復が働くが、複数クラスタリングしている場合はヌクレオチド除去修復が関与することがXPA欠損細胞を用いた研究で明らかになった。低用量における閾値に関しては、低用量臭素酸カリウムを経口投与して、発がん実験を行った。Mutyh遺伝子が欠損した個体でも酸化剤の発がん性に関して「閾値」が存在することを示唆する結果を得た。さらに臭素酸カリウムの突然変異誘発に関しても「閾値」が存在することを示唆された。食品添加物のうち指定添加物に関して実施された遺伝毒性試験データ、細菌を用いる復帰突然変異試験・哺乳類細胞を用いる染色体異常試験・齧歯類を用いる小核試験データベースを作成した。また、全ての化学物質に対するTG試験データベースを作成し、TG試験結果と発がん性の相関について検討した。TG試験は発がんのリスク評価に有用と判断された。

公開日・更新日

• 公開日: 2015-06-08
• 更新日: -

文献情報

• 文献番号: 201426011B
• 報告書区分: 総合
• 研究課題名: 食品添加物等の遺伝毒性発がんリスク評価法に関する研究
• 課題番号: H24-食品-一般-011
• 研究年度: 平成26(2014)年度
• 研究代表者(所属機関): 本間 正充(国立医薬品食品衛生研究所 変異遺伝部)

研究分担者(所属機関)

• 續　輝久(九州大学大学院 医学研究院生体制御学講座)
• 安井　学(国立医薬品食品衛生研究所　変異遺伝部)
• 山田雅巳(国立医薬品食品衛生研究所　変異遺伝部)
• 増村健一(国立医薬品食品衛生研究所　変異遺伝部)
• 鈴木孝昌(国立医薬品食品衛生研究所　遺伝子細胞医薬部)

• 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 【補助金】 食品の安全確保推進研究
• 研究開始年度: 平成24(2012)年度
• 研究終了予定年度: 平成26(2014)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

遺伝毒性物質の作用には一般に閾値がないとされているためADI が設定されず、行政上の規制が困難となる。遺伝毒性陽性と判定された化学物質の発がんリスクを適切に評価するために、陽性反応を定量的に評価するための手法の開発と、陽性反応における閾値の発生機序の解明を目的とする。

研究方法

①レベル１（微生物試験）
エームス試験に関しては研究期間内に1万化合物以上からなるデータベースの構築を目指すことから、最終年度も引き続きデータベースの充実を図る。
②レベル２（培養細胞試験）
複数の8-oxoGや、他のDNAアダクトの変異原性の強さや、特徴をTATAM法により解析する。
③レベル３（動物試験）
臭素酸カリウムをMutyh遺伝子欠損マウスに投与し、発がんに関する実質的閾値あるいはそれ以下の用量で誘発された突然変異率及びそのスペクトラム等を詳細に解析する。
④レベル５（ヒトモニタリング）
食品由来と考えられる種々のアダクトの検索を行うとともに、未知のアダクトの検出を行う。特定のアダクトに関しては、MRM(multiple reaction monitoring)の手法を用いた高感度定量系の開発を行い、ヒトサンプルでの評価を行う。
⑤レベル６（評価）
４種の遺伝毒性発がん物質(2-AAF、2,4-DAT、DMN、DEN)を用いて多用量のTG試験を実施する。得られた用量反応データから定量的評価の基礎となる遺伝毒性PODを求める。また、TG試験のデータベースを構築し、他の試験結果との相関性を明らかにする。

結果と考察

①2万化学物質以上からなるエームス試験データデータベースを完成させた。うち、約3分の１は混合物、ポリマー、無機化合物である。残り約1万3千化学物質についてはQSARによるエームス試験予測モデルのラーニングセットとして利用可能である。
②8-oxoGの量と点突然変異頻度の誘発にきれいな量的相関性は認められなかった。むしろ、量に応じた欠失変異の誘発が観察されたことから、クラスター化したDNAアダクトには異なる修復機構が働くことが示唆された。また、炎症由来の8-BrG、5-BrCアダクトの変異原性は8-oxoGよりもかなり低く、ほぼ修復されることがわかった。
③Mutyh遺伝子欠損マウスに0.05～0.15％臭素酸カリウムを経口投与すると十二指腸・空腸でそれぞれ、用量依存的に上皮性腫瘍の発生を認めた。突然変異の誘発は、野生型と比較し、1.1～2倍程度高かった。また、突然変異スペクトルはG>Tトランスバージョンが主体であったことから、酸化損傷である8-oxoGの関与が示唆された。MUTHYは酸化ストレス誘発突然変異を抑制し、ガンの発生を抑えている。
④タンパクアダクトーム解析により、ラットヘモグロビンにおける新規のグリシドールアダクトを検出した。ヒトに関しては、アルブミンの34番目のシステイン残基にグリシドール付加のピークを同定した。これらは感度が高く、遺伝毒性の予測因子としての利用に期待される。
⑤TG試験で得られた各肝発がん物質のTG試験結果からNOGELとTG-BMDL10を算出した。また、CPDBデータから得られたそれら発がん性試験の結果からTD10、およびCARC-BMDL10を計算した。4つの遺伝毒性発がん物質のそれぞれのBMDL10をプロットしてグラフ化したところ、量的相関性が高く、TG試験から発がんリスク評価ができる可能性が示唆された。TG試験のデータベースとしては計268試験データ（発がん性物質128、非発がん性物質23、不明68、複合曝露48）をデータベース化した。これらTG試験のげっ歯類発がん性試験との一致率は72％、エームス試験との一致率は73％であった。

結論

残留農薬や食品添加物等の食品中に含まれる微量の化学物質の安全性に対する国民の関心は高い。多くの国民は食品中のこれら化学物質の安全性に対してゼロリスクを期待しているが、遺伝毒性が認められると現実的には困難である。この場合、遺伝毒性メカのズムと、リスクレベルに基づく正しい化学物質の安全性の評価と管理が重要である。本研究成果から、生物学的見地（閾値の証明）、化学構造によるクラス分類と、定量的遺伝毒性評価により、適切に遺伝毒性発がん性のリスク評価を行えるストラテジーが提言できた。また、この定量的遺伝毒性評価法は、発がん性データが不明な場合にも、リスク評価に利用可のである。

公開日・更新日

• 公開日: 2015-06-08
• 更新日: -

行政効果報告

• 文献番号: 201426011C

成果

• 専門的・学術的観点からの成果: 遺伝毒性の閾値の存在の有無に関しては、in vitroでは1分子のDNA損傷の発生モデルを開発し、その運命を解析する手法を開発した。また、in vivoにおいてはDNA修復遺伝子ノックアウト細胞の開発を行った。両研究とも遺伝毒性の研究の領域を超えた研究で有り、その成果は学術的に高く評価されている。
• 臨床的観点からの成果: 多くの国民は食品中の遺伝毒性発がん物質に対してゼロリスクを期待しているが、科学的にはそれは不可能で有る。本研究で、リスクに基づく正しい化学物質の安全性の評価と管理を提言することにより、国民に対して、許容リスクレベルのコンセンサスを得ることができる。
• ガイドライン等の開発: 特になし
• その他行政的観点からの成果: 本研究結果の一部は、平成27年2月13日、食品安全委員会で開催された「遺伝毒性発がん性物質のリスク評価手法に関する研究班検討会」で報告された。
• その他のインパクト: 本研究成果は、平成27年2月6日、平成26年度厚生労働科学研究シンポジウム「食品の安全性を考える」で発表された。

発表件数

• 原著論文（和文）: 0件
• 原著論文（英文等）: 10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): 7件
• 学会発表(国際学会等): 6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

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: Yasui et al.; Tracing the fates of site-specifically introduced DNA adducts in the human genome; DNA Repair , 15 , 11-20 (2014); 10.1016/j.dnarep.2014.01.003
• 原著論文2: Sasa et al.; Xeroderma Pigmentosum Group A Suppresses Mutagenesis Caused by Clustered Oxidative DNA Adducts in the Human Genome; PLos ONE , 10 (11) , e0142218- (2015); 10.1371/ journal.pone.0142218
• 原著論文3: Honma; Evaluation of the in vivo genotoxicity of Allura Red AC (Food Red No. 40); Food and Chemicals Toxicology , 84 , 270-275 (2015); 10.1016/j.fct.2015.09.007.

公開日・更新日

• 公開日: 2015-06-09
• 更新日: 2020-06-10

収支報告書

• 文献番号: 201426011Z