血液中の核酸をバイオマーカーに用いた化学物質の高感度な有害性評価に資する研究

文献情報

• 文献番号: 201825011A
• 報告書区分: 総括
• 研究課題名: 血液中の核酸をバイオマーカーに用いた化学物質の高感度な有害性評価に資する研究
• 課題番号: H30-化学-一般-002
• 研究年度: 平成30(2018)年度
• 研究代表者(所属機関): 小野 竜一(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 毒性部 第五室)

研究分担者(所属機関)

• 平林　容子(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)
• 広瀬　明彦(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　安全性予測評価部)
• 落谷　孝広(東京医科大学　医学総合研究所　分子細胞治療研究部門)

• 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 化学物質リスク研究
• 研究開始年度: 平成30(2018)年度
• 研究終了予定年度: 令和2(2020)年度
• 研究費: 17,500,000円
• 研究者交替、所属機関変更: -

研究報告書（概要版）

研究目的

日常生活に欠かすことのできない様々な物質がヒトの健康や環境に害を及ぼす危険性があり、それを把握することは、健康危機を適切に管理・回避し、安全な生活を維持するために必須である。本研究では、化学物質ばく露後のマウスの血液中の核酸のうち、エクソソームRNAの網羅的解析により、標的臓器を特定し、更に毒性発現機序の解明を目指す事で、化学物質の「次世代型」有害性評価による迅速化、高度化および標準化を行うことを目的とする。ここでは、国立医薬品食品衛生研究所において毒性試験および各種臓器での網羅的遺伝子発現解析を行ったベンゾトリアゾール類を対象とする。これらは化学構造の側鎖の違いで毒性の強さや発現する臓器に違いがあり、エクソソームRNAをバイオマーカーとした有害性評価の有用性を検証する上で効果的である。また、ベンゾトリアゾール構造からのカテゴリーアプローチによる毒性の予測評価に対しても有用な情報を提供しうるかの如何が検討可能となる。

研究方法

本研究においては、化審法における優先評価化学物質を迅速に安全性評価するために、血液中の核酸をバイオマーカーに用いた化学物質の高感度な有害性評価系の開発を行う。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・毒性部においては、化学物質のマウスへの投与実験および採血、エクソソーム RNAの次世代シーケンサーによる網羅的解析を行い、国立がん研究センター研究所・分子細胞治療研究分野（現　東京医科大学　医学総合研究所　分子細胞治療研究部門）においては、マウス血液からのエクソソームRNA 採取の標準化プロトコールの作成を行い、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・安全性予測評価部においては、本研究において得られるベンゾトリアゾール構造を持つ５物質のばく露に特異的なエクソソーム RNA の結果と、化学構造の基本構造は同じであるが、側鎖の違いなどによりその毒性の強さや発現する臓器に違いがあるベンゾトリアゾール類の毒性情報を利用することで、カテゴリーアプローチ手法を用いた毒性予測評価の精度を飛躍的に向上させ、化審法における優先評価化学物質の毒性評価の迅速な毒性評価および毒性予測評価に貢献する。

結果と考察

マウス血液からの血清の採取方法、エクソソームの単離方法、エクソソームRNAの網羅的解析方法など条件検討を行なった結果、新規のバイオマーカー候補を多数得ることに成功した。すなわち、高感度な毒性バイオマーカー候補の単離に至った。これは、血液からのエクソソーム RNA 単離の標準化を進めた結果によるものと思われる。このことから、ベンゾトリアゾール類に関しても有用なバイオマーカーの単離が可能と考えている。今年度は、ベンゾトリアゾール類５種類の投与実験、採血実験を完了させた。また、本研究計画の今後のエクソソームRNAの解析により得られる予定のベンゾトリアゾール類の毒性バイオマーカー以外の情報収集を行った。2-(benzotriazol-2-yl)-4,6-bis(2-methylbutan-2-yl)phenolに関しては、投与後２４時間では肝臓肥大は見られないが、９６時間後では６４％の肥大が見られることがわかった。これは、９６時間後において確認できるバイオマーカーを単離し、それが例えば２４時間後から観察できるのであれば、肝臓肥大の毒性予測マーカーになりうることを示唆している。今後に得られる予定のベンゾトリアゾール類の毒性バイオマーカーデータを用いることで、毒性予測向上を行う。

結論

本研究の第一の目的として揚げたマウスにおいてエクソソーム RNA をバイオマーカーとして次世代型の安全性評価法を確立することに関しては、コントロール物質として行った四塩化炭素ばく露群と溶媒投与群の比較から多くの有用なバイオマーカー候補が得られたことから、３年計画の初年度の結果としては、目的を達成できた。また、次年度以降のバイオマーカー解析、エクソソームをバイオマーカーとしたカテゴリーアプローチ解析に関しても予定通り遂行していく予定である。
エクソソーム RNA をバイオマーカーに用いた次世代型の安全性評価法は、微量血液で超高感度かつ迅速な安全性評価を可能とすることから、動物愛護の 3R に資する評価系となることが期待される。また、既存の安全性評価法と比較しても、短期、小規模動物試験で可能であり、高いスループット性を発揮するものであり、今後の化学物質の毒性データの集積に貢献すると考えられる。

公開日・更新日

• 公開日: 2019-07-05
• 更新日: -

収支報告書

• 文献番号: 201825011Z