AS3MT遺伝子多型がもたらすヒ素代謝能の人種差の解明

2017 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 16H05887
• Research Institution: Prefectural University of Kumamoto
• Principal Investigator: 阿草 哲郎 熊本県立大学, 環境共生学部, 准教授 (50403853)
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2019-03-31
• Keywords: ヒ素 / 地下水 / 遺伝子多型 / AS3MT / 代謝能力 / 感受性 / 途上国 / 民族差

Outline of Annual Research Achievements

本申請課題の目的は、ヒ素代謝（メチル化）酵素であるAS3MTの活性とヒ素代謝物組成、毒性影響にはどのような関連性があるのか？、AS3MT遺伝子多型・スプライシングバリアント（SV）がどのようにヒ素代謝能力に作用するのか？、そして各人種のAS3MT遺伝情報からヒ素代謝能力を予測できるかどうか？、について究明することである。
本年度は、マウスを用いた慢性ヒ素曝露試験とフィールド調査・サンプリング、ヒ素代謝遺伝子多型のSV判定をおこなった。In vivo実験の方では、環境中から検出される濃度およびWHOの飲料水の基準値のヒ素をマウスに6か月間飲水曝露させた。曝露終了後、ヒ素濃度と酸化ストレスを測定した。その結果、ヒ素曝露によるヒ素濃度および酸化ストレスの増加は認められず、また両者に関連性もみられなかった。この条件では、ヒトにおいてはヒ素の影響がみられていることから、マウスはヒトよりもヒ素に対して耐性があるものと推察された。一方興味深いことに、ヒ素曝露により、マウスの肝臓中アルミニウム濃度が有意に増加していた。この原因についてはまだよくわかっておらず、情報を集めているところである。
フィールド調査・サンプリングにおいては、ミャンマーの南西部で地下水を採取した。全体的にヒ素濃度は低値であったが、場所によってはWHOの基準値を超過していた。今回調査した地域においては、飲用にはボトル水を利用していたが、料理には汚染された地下水を利用していたことがわかった。
SV判定においては、ポジティブコントロールサンプルで変異を確認することができ、分析法の確立はできた。しかし、実際に採取・調整したcDNAサンプルでは、明確な結果を得ることができなかったため、cDNAをさらに精製・濃縮して実施する必要がある。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

マウスを用いたヒ素の曝露試験では、曝露期間を昨年度の6倍に設定しておこなったが、ヒ素中毒の有意なエビデンスを確認することはできなかったため、その後の予定していたメタボローム解析等にも支障が生じた。バングラデシュ・フィリピンの調査は、カウンターパートがサバティカル研修等でタイミングが難しく、現地に赴いて調査・試料採取を実施することはできなかった。しかし、バングラデシュではすでに現地カウンターパートによってサンプリングは完了しており、サンプルの前処理・分析を実施する予定である。

Strategy for Future Research Activity

地域住民の血液からDNAを抽出後、AS3MTの各SNPプライマーとともにサーマルサイクラーでPCRをおこない、制限酵素断片長多型法によりSNPを判定する。得られたSNPの連鎖不平衡解析を実施し、SNPのグループ、ハプロタイプ（HT）を特定する。一方で、血液からRNAを抽出・逆転写後、先行研究を基に作製したプライマーを用いてPCRをした後、アガロースゲルの電気泳動によりAS3MTスプライシングバリアント（SV）を確認する。両者の結果から、どのSNP・HTがSVのソースとなっているかを明らかにするとともに、ヒ素代謝との関係を重回帰分析に導入し、ヒ素代謝・毒性の強弱に重要な多型部位を探索する。とくに、インド・ミャンマー・ガーナに加え、過去に調査したベトナム・カンボジアについても再解析し、各人種におけるヒ素代謝能の違いとその遺伝的背景を特徴づける。最終的に、今回作製したSNP・HT・SVを組み込んだヒ素代謝、酸化ストレスの重回帰モデルを用い、HapMap等のデータベース上に掲載されている各人種のAS3MTの多型情報からヒ素代謝能を予測し、各人種における潜在的なヒ素に対する影響リスクを推定する。

Research Products

• [Int'l Joint Research] Patein University(ミャンマー)
  • Country Name: MYANMAR
  • Counterpart Institution: Patein University
• [Journal Article] Effect of lead speciation on its oral bioaccessibility in surface dust and soil of electronic-wastes recycling sites (2018)
  • Author(s): Fujimori, T., Taniguchi, M., Agusa, T., Shiota, K., Takaoka, M., Yoshida, A., Terazono, A., Ballesteros Jr, F.C. Takigami, H.
  • Journal Title: Journal of Hazardous Materials Volume: 341 Pages: 365～372
  • DOI: 10.1016/j.jhazmat.2017.07.066
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Strain differences in the proteome of dioxin-sensitive and dioxin-resistant mice treated with 2,3,7,8-tetrabromodibenzo-p-dioxin (2017)
  • Author(s): Nguyen, H.T., Lauan Tsuchiya, M.C., Yoo, J., Iida, M., Agusa, T., Hirano, M., Kim, E.-Y., Miyazaki, T., Nose, M., Iwata, H.
  • Journal Title: Archives of Toxicology Volume: 91 Pages: 1763～1782
  • DOI: 10.1007/s00204-016-1834-4
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Hair mercury levels in relation to fish consumption among Vietnamese in Hanoi (2017)
  • Author(s): Hoang, V.A.T, Do, H.T.T., Agusa, T., Koriyama, C., Akiba, S., Ishibashi, Y., Sakamoto, M., Yamamoto, M.
  • Journal Title: The Journal of Toxicological Sciences Volume: 42 Pages: 651-662
  • DOI: 10.2131/jts.42.651
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Contamination by Arsenic and Other Trace Elements in Groundwater from Myanmar (2017)
  • Author(s): Agusa, T., Murakami, R., Kimura, N., Uchiyama, Y., Omagari, R., Ueda, H., Yoshida, M., Kawasaki, C., Arizono, K., Phay, N., Nakata, H.
  • Organizer: 2017 Eastern Asia Conference for Water Environmental Issue
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] Assessment of Ecological Impacts in Shirakawa River Damaged from a Landslide Caused by the Kumamoto Earthquake (2017)
  • Author(s): Aikoh, Y., Kimura, N., Murakami, R., Ishii, E., Hashimoto, M., Uchiyama, Y., Hosono, T., Nakata, H., Agusa, T.
  • Organizer: Taiwan-Japan International Symposium on Environmental Science, Technology and Management
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Transboundary Pollution by Mercury and Identification of Its Pollution Sources in East Asia (2017)
  • Author(s): Sakamoto, A., Tsugeki, N.K., Kuwae, M., Inoue J., Nakata, H., Uchiyama, Y., Agusa, T.
  • Organizer: Taiwan-Japan International Symposium on Environmental Science, Technology and Management
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Assessment of Toxicity of Chronic Arsenic Exposure Using Mice and Its Application to Humans (2017)
  • Author(s): Shimazu, I., Kawahara, M., Uchiyama, Y., Agusa, T.
  • Organizer: Taiwan-Japan International Symposium on Environmental Science, Technology and Management
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Why Does Sweetfish (Plecoglossus altivelis) Accumulate Mercury? (2017)
  • Author(s): Takuma, K., Uchiyama, Y., Agusa, T.
  • Organizer: Taiwan-Japan International Symposium on Environmental Science, Technology and Management
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 2016年熊本地震による地下水質への影響：微量元素編 (2017)
  • Author(s): 阿草哲郎, 木村直登, 石井絵理, 橋本美穂, 村上理佳子, 内山幸子, 有薗幸司, 細野高啓, 中田晴彦
  • Organizer: 第26回環境化学討論会
• [Presentation] ミャンマーにおける地下水ヒ素汚染の実態 (2017)
  • Author(s): 阿草哲郎, 村上理佳子, 木村直登, 大曲遼, 内山幸子, 中田晴彦, Nyunt Phay
  • Organizer: 第23回ヒ素シンポジウム