文献情報
文献番号
201428023A
報告書区分
総括
研究課題名
毒性評価を目的としたナノマテリアル分類システムの構築
課題番号
H24-化学-若手-005
研究年度
平成26(2014)年度
研究代表者(所属機関)
小泉 直也(昭和薬科大学 薬学部)
研究分担者(所属機関)
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】 化学物質リスク研究
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
2,924,000円
研究者交替、所属機関変更
-
研究報告書（概要版）
研究目的
ナノテクノロジーの有用性は周知の事実であるが、有用な物質特性が発揮できる半面、その高い活性による生体への影響が懸念されている。事実、生体への影響に関する研究により、一部のナノマテリアルは実験動物への経肺適用による毒性が報告されている。ナノマテリアルの健康影響に関して実験動物を用いる評価法は必須であると考えられるが、その煩雑性からスクリーニング的に検討することは難しく、前段階として、ナノマテリアルの安全性を簡便な手法により分類するシステムの構築が必要である。そこで、本研究ではナノマテリアルの物質特性から中・長期的な生体影響を予測可能な、安全性評価分類システムの確立を目的とする。
研究方法
これまでに、ナノマテリアルは水溶液中での強固な凝集を起こすことが知られており、ナノ粒子に特化した評価が非常に困難であることから、医薬品添加物として使用されるヒドロキシプロピルメチルセルロースを用いたナノ分散系を確立した。本ナノ分散系を用いて、生体障害性および培養細胞を用いた毒性等が報告されている70nmのナノシリカを用いて、培養細胞における中・長期毒性評価モデルを用いてナノ分散系の有用性を評価したところ、ナノ粒子による細胞増殖抑制が観察された。そこで、本年度においては、ナノ粒子による細胞増殖抑制のメカニズムおよび生体分子との相互作用について検討をおこない、安全性評価の指標確立にむけ検討をおこなった。
結果と考察
本年度においては、ナノシリカと培養細胞を用いて構築した中・長期的な細胞増殖抑制評価系において観察されたナノシリカ粒子による細胞増殖性の抑制メカニズムについて検討を行った。その結果、ナノシリカ粒子による細胞増殖抑制効果は、細胞周期の停滞により引き起こされることが明らかとなった。また、その細胞周期はG2期への停滞であり、細胞分裂期であるM期への移行をシリカ粒子が阻害している可能性が示された。一方、細胞周期の停滞が分子特異的なメカニズムによる現象であるかの検討を行ったところHSPファミリーとの相互作用が明らかとなり、その結合は非特異的なナノシリカ粒子表面に吸着したタンパク質を介したものであることが示唆された。
ナノマテリアルはその表面積の大きさから非特異的なタンパク質吸着や核酸等の吸着も報告されている。本検討結果からも、ナノサイズにすることで、吸着タンパク質を介したHSPタンパク質との結合量が大きくなっており、この相互作用がナノマテリアルの分布等に影響していることが考えられる。HSPタンパク質は細胞が各種ストレスを受けることにより細胞核への移行が報告されており、ナノシリカが細胞核周辺に分布することが報告されていることから、核への分布にHSPが影響している可能性がある。一方、ナノシリカ粒子が細胞周期に影響することからも、細胞核への分布による影響であることが推察される。
ナノマテリアルはその表面積の大きさから非特異的なタンパク質吸着や核酸等の吸着も報告されている。本検討結果からも、ナノサイズにすることで、吸着タンパク質を介したHSPタンパク質との結合量が大きくなっており、この相互作用がナノマテリアルの分布等に影響していることが考えられる。HSPタンパク質は細胞が各種ストレスを受けることにより細胞核への移行が報告されており、ナノシリカが細胞核周辺に分布することが報告されていることから、核への分布にHSPが影響している可能性がある。一方、ナノシリカ粒子が細胞周期に影響することからも、細胞核への分布による影響であることが推察される。
結論
本年度においては、中・長期的な毒性評価系におけるナノシリカのメカニズム解明および相互作用因子の同定をおこなった。化学物質の生体毒性を予測するためには、その生体分子への相互作用を明らかとし、個体における毒性の予測を立てることが必要となる。このことからも、ナノマテリアルの障害性を正確に予測するためにメカニズムの一端を解明した意義は大きく、今後の検討に重要な成果を達成することができたと考えられる。これら結果はナノマテリアルの毒性予測に貢献できる成果と考えられる。
公開日・更新日
公開日
2015-06-08
更新日
-