消毒副生成物による細胞周期異常誘発の機序解明と高感度長期毒性評価法としての提案

• Project/Area Number: 23K04093
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 22060:Environmental systems for civil engineering-related
• Research Institution: University of Shizuoka
• Principal Investigator: 小牧 裕佳子 静岡県立大学, 食品栄養科学部, 助教 (40811617)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 伊吹 裕子 静岡県立大学, 食品栄養科学部, 教授 (30236781)
• Project Period (FY): 2023-04-01 – 2026-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2023)
• Budget Amount: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000); Fiscal Year 2025: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000); Fiscal Year 2024: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000); Fiscal Year 2023: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
• Keywords: 消毒副生成物 / ハロアセトニトリル類 / 細胞周期 / ハロゲン置換 / 染色体

Outline of Research at the Start

水系感染症予防のために投与される消毒剤は、原水中有機物と反応し、副次的に消毒副生成物という物質群を生成する。消毒副生成物のヒトへの曝露は幅広く生涯に渡り、膀胱がん・妊娠不良などの健康リスク増加に寄与すると疫学調査で示されている。一方、その毒性機序についての知見は乏しい。我々は、細胞周期異常誘発が疫学データを反映するエンドポイントになりうると考え、消毒副生成物による細胞周期異常の誘発を詳細に解析し、その機序と分子ターゲットを探索することを目的とする。細胞周期異常誘発を新規毒性評価法として構築することを目指し、より安全な水道水のため、消毒副生成物の発がん機序解明に貢献することを目的とする。

Outline of Annual Research Achievements

水系感染症予防のために行われる消毒処理は、副次的に消毒副生成物という物質群を生成する。消毒処理は必ず行われるため消毒副生成物は水道水中に常に存在し、ヒトへの曝露は生涯に渡る。消毒副生成物への曝露は膀胱がん・妊娠不良などの健康リスク増加に寄与すると疫学調査で示されている。しかし、疫学調査の事象を実験系で証明することはできておらず、疫学調査の事象を反映するエンドポイントとして、本研究では細胞周期に着目している。これまで消毒副生成物のクロロアセトニトリル、ブロモアセトニトリル、ヨードアセトニトリルがチャイニーズハムスター卵巣細胞に通常の倍量相当のDNA量を蓄積させ、高倍数体化を誘導することを見出している。この細胞周期攪乱がほかの消毒副生成物でも起こりうるのかを検証するために、様々なハロアセトニトリル類を用いて高倍数体化が起こるのかを調べた。興味深いことに、ハロゲン一置換体であるクロロ、ブロモ、ヨードアセトニトリルでは8nのDNAを持つ細胞が多く見られたが、ハロゲン二置換体のジクロロアセトニトリル、ジブロモアセトニトリル、また、三置換体のトリクロロアセトニトリルでは8n体は誘導されなかった。DNA二本鎖切断誘導剤であるブレオマイシンおよびピリミジンダイマーを誘導するUVを用いて細胞周期変化を測定したところ、8n体の誘導が観察されなかったため、ハロゲン一置換体ハロアセトニトリル類による8n体誘導にはDNA損傷以外の機構が関与している可能性が示された。

Current Status of Research Progress

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

Reason

多種消毒副生成物での細胞周期異常評価に関しては一定の結果が得られた。他の実験計画の項目についても既に予備実験を開始しており、おおむね順調に進展していると考えている。

Strategy for Future Research Activity

ハロアセトニトリル類による高倍数体化誘導が染色体異常と関連するかを検討するために染色体標本作製のプロトコルを立ち上げている。