2020 Fiscal Year Research-status Report
DNA methylation abnormality of neural stem cell and brain dysfunction caused by chronic inflammation which induced by nanoparticle exposure
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19K12342
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| Research Institution | Tokyo University of Science, Yamaguchi |
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Principal Investigator |
立花 研 山陽小野田市立山口東京理科大学, 薬学部, 准教授 (10400540)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | ナノ粒子 / DNAメチル化 / エピジェネティクス / 神経幹細胞 / 慢性炎症 / 胎児期曝露 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ナノ粒子は様々な用途に用いられ産業の発展に寄与しているが、その一方で様々な健康影響の原因となる。我々はこれまでに、胎児期のナノ粒子曝露が成長後の脳機能障害を引き起こすことを示してきた。ナノ粒子の健康影響には慢性炎症が関わることが示されているが、慢性炎症と健康影響をつなぐメカニズムは解明されていない。DNAメチル化は遺伝子発現制御機構の一つであり胎児の発生に必須であるが、慢性炎症によってその異常が蓄積される。このことから、ナノ粒子曝露による慢性炎症がDNAメチル化異常を引き起こし、胎仔の脳機能障害の原因になると考えられる。本研究では、神経幹細胞に着目し、ナノ粒子曝露による慢性炎症が引き起こすDNAメチル化異常を調べ、神経幹細胞や分化後の神経系細胞に及ぼす機能的変化と脳機能障害との関わりについて解明を目指す。
2020年度は、2019年度に引き続き、ナノ粒子による慢性炎症の原因となる炎症関連タンパク質の同定を目指して解析を行った。マウス由来ミクログリア様細胞株（MG5）に対して標準的なナノ粒子の一つとして用いられるシリカナノ粒子（30 nm、100 nm、300 nm）を曝露し、曝露1時間後および24時間後における炎症性サイトカインの遺伝子レベルでの発現量の変化について検討を行った。曝露濃度は各粒径のナノ粒子ごとにMG5細胞に毒性がみられない濃度で行った。2019年度の研究では発現量の増加が認められる炎症性サイトカインが見られなかったため、PCRの条件を変更してさらに検討を行ったが、大きく変動する分子は認められなかった。このことから、今後は培養上清を用いてMG5細胞から放出されるサイトカイン類をタンパク質レベルで解析する予定である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
4: Progress in research has been delayed.
Reason
本研究では、ナノ粒子による慢性炎症の原因となる炎症関連タンパク質の同定、炎症関連タンパク質が神経幹細胞のDNAメチル化状態に及ぼす影響の解析、炎症関連タンパク質が神経幹細胞の分化能・増殖能および神経系細胞への分化過程における機能獲得に及ぼす影響の解析を主な研究内容としている。2019年度から2020年度にかけて、ナノ粒子による慢性炎症の原因となる炎症関連タンパク質の同定に着目して研究を行っているが、新型コロナウイルス感染症による学務への影響が大きく、優先度の高い業務に時間を割いた結果、本研究の進捗が遅れている状況である。
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| Strategy for Future Research Activity |
2019年度、2020年度に引き続き、ナノ粒子による慢性炎症の原因となる炎症関連タンパク質の同定を継続する。これまでに行ってきた遺伝子レベルでの検討に加え、タンパク質レベルでの解析を検討する。ナノ粒子による慢性炎症の原因と考えられる炎症関連タンパク質を同定した後、神経幹細胞（培養細胞株）にその炎症関連タンパク質を曝露し、DNAメチル化状態や遺伝子発現にどのような影響が生じるか、検討を行う。さらにそのDNAメチル化異常および遺伝子発現が神経幹細胞の増殖能や分化能にどのような機能的変化を及ぼすか細胞レベルでの検討を進める。
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| Causes of Carryover |
新型コロナウイルス感染症の流行に伴い、その対策関連業務など優先すべき業務を優先した結果、本研究課題に従事する時間を大幅に減少せざるを得ない状況であった。遅れている研究を2021年度に実施し、計画にしたがって経費を執行する予定である。
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