A risk assessment of autism caused by environmental chemicals using epigenetic information

2020 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 18K11679
• Research Institution: University of Miyazaki
• Principal Investigator: 新井 良和 宮崎大学, 農学部, 助教 (90614769)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2021-03-31
• Keywords: 自閉症 / 化学物質 / エピジェネティクス / DNAメチル化 / 神経幹細胞

Outline of Annual Research Achievements

自閉症スペクトラム障害(自閉症)は近年増加する神経疾患であり、大きな社会問題となっている。これまでに自閉症の原因遺伝子が多数報告されているが、遺伝子変異のみでは疾患の発症機序を説明できないのが現状である。本研究では自閉症発症について、環境要因として母体環境中の有害な化学物質の影響に着目し、遺伝子の発現調節機構であるエピジェネティクスをもとに、自閉症の発症メカニズム解明を行った。
昨年度までに、母体環境中から検出される5種類の化学物質(DEP, コチニン, S-421, Hg, Se)の複合暴露が、ヒトiPS細胞より分化誘導させた神経幹細胞の発生・分化、遺伝子発現を乱すことを明らかにした。本年度はさらに、化学物質を暴露させた神経幹細胞をニューロンへ分化誘導させた結果、化学物質暴露によってニューロンの伸長が有意に低下した。さらに、化学物質の除去後も持続してニューロン分化能に悪影響が認められた。このことは、幹細胞の時期に受けた影響が長期にわたることを示すものである。次に、化学物質による神経分化への持続的な影響を解析するために、遺伝子の発現記憶装置であるエピジェネティクスに着目し、神経幹細胞での遺伝子領域におけるゲノムワイドDNAメチル化解析を行った。その結果、各領域での化学物質によるDNAメチル化への影響は小さく、細胞株間で共通したDNAメチル化異常のホットスポットも検出されなかった。しかし、化学物質暴露群では対照群に比べて、全解析領域(約80万ヶ所)における総メチル化変動量は有意に大きくなった。つまり、化学物質によるメチル化異常はゲノム上でランダムに生じ、その“傷跡”がゲノム全体にわたって蓄積していることが示された。以上の結果は、自閉症の発症メカニズム解明において、従来の原因遺伝子の特定とともに、環境要因によるエピジェネティック制御への影響を検証することの重要性を示すものである。