マイクロRNAの網羅的解析を用いた高分子化合物による肺障害機序の解明

• Project/Area Number: 22K10499
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 58020:Hygiene and public health-related: including laboratory approach
• Research Institution: University of Occupational and Environmental Health, Japan
• Principal Investigator: 東 泰幸 産業医科大学, 医学部, 診療助教 (00910928)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 西田 千夏 産業医科大学, 産業生態科学研究所, 助教 (00461583) ; 友永 泰介 産業医科大学, 産業生態科学研究所, 助教 (20721707) ; 森本 泰夫 産業医科大学, 産業生態科学研究所, 教授 (30258628) ; 東 秀憲 産業医科大学, 産業生態科学研究所, 教授 (40294889) ; 矢寺 和博 産業医科大学, 医学部, 教授 (40341515) ; 和泉 弘人 産業医科大学, 産業生態科学研究所, 准教授 (50289576)
• Project Period (FY): 2022-04-01 – 2025-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2023)
• Budget Amount: ¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000); Fiscal Year 2024: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000); Fiscal Year 2023: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000); Fiscal Year 2022: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
• Keywords: micro RNA / エクソソーム / 架橋型アクリル酸系水溶性高分子化合物 / じん肺 / 高分子化合物 / ポリマー / 肺障害

Outline of Research at the Start

石綿や結晶質シリカよりも進行性でかつ重篤な肺障害を引き起こした「架橋型アクリル酸系高分子化合物」の生体影響を評価するために、ラットに13週間の慢性吸入曝露試験を行い、1) 肺病変の検討、2) エクソソーム内包情報伝達物質であるmicro RNAの網羅的解析による肺障害の責任遺伝子の同定を行う。さらに、既存の吸入性化学物質の物理化学的特性解析や無機・有機物質の肺障害データと整合性や妥当性を検討することにより、総合的に「架橋型アクリル酸系高分子化合物」の生体への影響と、その機序を解明することを目指す。

Outline of Annual Research Achievements

本研究の目的は、架橋型アクリル酸系水溶性高分子化合物(アクリル酸系ポリマー)による持続性の肺炎症・線維化にどのようなエクソソーム内包microRNAが関与するかどうかを解明することである。
前年度にアクリル酸系ポリマー(分子量 76.8万、架橋構造あり)を13週間、対照群と2つの濃度(0 mg/m3、0.2 mg/m3、2.0mg/m3)で吸入ばく露させたラットの解剖(ばく露終了後3日、1ヶ月、3ヶ月、6ヶ月)を行った。
当該年度は解剖時に採取した気管支肺胞洗浄液からエクソソームを抽出(方法は当研究グループからの以前の報告(Oncol Rep. 2020 Nov;44(5):2198-2210.)を参考)し、さらにそのエクソソームからmicroRNAを精製した。またサンプルのRNAの濃度を確認した上で、マイクロアレイを行った。
今回の研究の意義・重要性については以下の通りである。最近本邦でアクリル酸系ポリマーによる進行性の肺障害が発生し、それは石綿や結晶質シリカの吸入により引き起こされる従来のじん肺よりも短期間でかつ重篤な肺障害を引き起こしたことが報告されており、労災認定もされた。特にアクリル酸系ポリマーは粘性や吸水性などの特性を持ち、その特性の違いを利用して様々な日用品や、食品や医薬品の添加物として用いられており、製造する作業者だけでなく一般消費者にとっても生体影響が懸念される。ただアクリル酸系ポリマーがどのようにして進行性の肺障害を引き起こしたかの機序については不明なところが多く、現状の課題であると考えている。
炎症や線維化の持続・進行に関してはエクソソーム内のmicro RNAによる転写制御の関与の報告もあり、アクリル酸系ポリマーによる肺障害にもエクソソームならびにmicro RNAが関与しているのではないかと考え、今回の研究を行っている。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

ラットに対する架橋型アクリル酸系水溶性高分子化合物を用いた13週間の吸入ばく露試験は前年度に無事終了しており、また各観察期間のラットの解剖も既に終了している。解剖の際に採取した気管支肺胞洗浄液からエクソソームを抽出し、そのサンプルからのmicroRNAの精製も行うことができた。さらにそれらのサンプルでマイクロアレイも行うことができた。エクソソームの抽出方法は、当研究グループからの以前の報告(Oncol Rep. 2020 Nov;44(5):2198-2210.)を参考に行った。

Strategy for Future Research Activity

今後はマイクロアレイの結果を確認し、架橋型アクリル酸系水溶性高分子化合物の吸入曝露でどのmicroRNAが変化したか、またそのmicroRNAが制御するmRNAは何であるのか、そのmRNAは肺障害とどのような関連があるのか、などについての総合的な解析を進め、当該物質による炎症や線維化に関与する遺伝子を究明する。