2019 Fiscal Year Research-status Report
チタン酸ナノシートの毒性機序および免疫機能影響の探索的研究
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18K19714
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| Research Institution | Kawasaki Medical School |
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Principal Investigator |
西村 泰光 川崎医科大学, 医学部, 准教授 (90360271)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
吉岡 大輔 川崎医科大学, 医学部, 助教 (40638318)
大槻 剛巳 川崎医科大学, 医学部, 教授 (40160551)
武井 直子 川崎医科大学, 医学部, 講師 (00509276)
李 順姫 川崎医科大学, 医学部, 助教 (70414026)
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| Project Period (FY) |
2018-06-29 – 2021-03-31
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| Keywords | ナノ毒性 / チタン / 産業衛生 / 免疫 / 単球 / アポトーシス / リソソーム / Ca2+ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
これまでに、2Dナノ材料であるチタン酸ナノシート（TiNS）の曝露がPBMCのアポトーシスを引き起こし、中でも単球はTiNSを取り込みリソソームの著増とオートファジー機能の亢進を示し、そのアポトーシスはエンドリソソームに局在するv-ATPase依存性であることを明らかにした。そこで細胞株を用いて毒性機序の更なる解析を試みた。ヒト単球様細胞株THP-1をTiNSまたはTiO2ナノ粒子P25曝露下で培養した。WST-1により細胞生存率を、realtime RT-PCRによりmRNAレベルを測定し、透過型電子顕微鏡（TEM）で細胞内を観察した。一部でU937 細胞株を用いた。TiO2-25と対照的にTiNSは40 μg/mlまでの濃度で用量依存的にTHP-1とU937の生存を減少させた。TEMにより細胞小胞内へのTiNSとP25の取り込みを確認した。単球培養時と類似し、v-ATPase阻害剤Bafilomycin A1の添加はTHP-1の生存を一部回復した。他方、エンドリソソームCa2+放出チャンネルTRPMLの作動薬ML-SA1の添加によりTHP-1の生存率は濃度依存的に減少し、ML-SA1 50 μM時にTiNS曝露時との差は消失した。TiNS曝露はv-ATPase成分ATP6V1E1およびTRPML1,TRPML3 mRNAレベルを減少させ、ML-SA1添加はTiNSの有無に関わらずATP6V1E1,TRPML1 mRNAを一層減少させた。TiNS毒性機序におけるTRPMLチャンネルの介在を示唆する。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
細胞株を用いた解析より、TiNS毒性機序におけるTRPMLチャンネルの介在を示唆する知見を得ることが出来た。このことはリソソーム由来Ca2+シグナルと毒性機序の関わりを意味する。それらの知見を元に更に細胞培養実験を進めることで毒性機序の核心に迫ることが確実であり、研究はおおむね順調に進展していると言える。
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| Strategy for Future Research Activity |
これまでの知見に基づき、ヒト単球および細胞株を用いた細胞培養実験を更に進める。各種阻害剤を用いた培養実験、電子顕微鏡と元素分析によるTiNSとCa2+の関係解析、細胞内Ca2+レベルの解析を実施し、リソソーム由来Ca2+シグナルとTiNS毒性機序との関わりの解明を試みる。加えて、非貪食系免疫細胞機能へのTINS曝露影響の解析をヒト末梢血T細胞を用いて実施する。また、これまでの実験の中で、TiNS曝露に耐性を示すTHP-1細胞株を得ており、対照THP-1株とのTiNS曝露影響の比較を全転写産物（トランスクリプトーム）解析により実施し、これまでの知見からは予想できない未知のTiNS毒性機序関連遺伝子を同定し、毒性機序を応用した標的細胞の細胞死を誘導する創薬シーズ探索への基盤となるアッセイ系の構築を試みる。
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| Causes of Carryover |
研究成果に記載するSociety of Toxicology (SOT) 59th Annual Meeting (Anaheim, 米国, 2020年3月)での成果発表を予定していたが、新型コロナウィルス感染拡大抑止のためWeb開催となり、準備していた渡航費・宿泊費が急遽不要となったため次年度使用額を生じざるを得ない状況となった。当該金額分は上述の今後の研究計画に予定するトランスクリプトーム解析予算の一部に充て、計画をより発展させ詳細な機序解明を図る。
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