2020 Fiscal Year Research-status Report
A study on DNA damages in germ cells of male mice and germline mutations induced in the offspring
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19K12347
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| Research Institution | National Institute of Health Sciences |
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Principal Investigator |
増村 健一 国立医薬品食品衛生研究所, 変異遺伝部, 室長 (40291116)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
堀端 克良 国立医薬品食品衛生研究所, 変異遺伝部, 室長 (40402995)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 遺伝毒性 / 次世代影響 / 生殖細胞 / 遺伝子突然変異 / DNA損傷 / ゲノム / アクリルアミド |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、遺伝毒性物質が生殖細胞にDNA損傷および突然変異を誘発し、次世代個体のゲノムに突然変異(de novo mutation)をもたらすリスクについて検討する。加熱食品に含まれる変異原物質であるアクリルアミドをマウスに投与し、雄性生殖細胞のDNA損傷（DNA付加体形成）が次世代個体ゲノムの突然変異にどのように関与しているかを量的・質的に明らかにすることを目的とする。
これまでに、雄gpt deltaマウス（8週齢）にアクリルアミド300, 100, 30 ppmを28日間飲水投与し、最終投与3日後（28+3d）に精巣および精巣上体を採取し凍結保存した。また、最終投与100日後（28+100d）の雄個体についても組織採取した。精巣および精子からDNAを抽出し、精巣のDNA付加体（N7-dG-GA）量を測定した。今年度は、精巣と精子のgpt突然変異体頻度を測定した。28+3d群の精巣におけるDNA付加体量は用量依存的に増加した。精巣と精子のgpt突然変異体頻度は用量依存的に増加し300 ppm群で有意に増加した。28+100d群の精巣ではDNA付加体は検出されなかった。精巣と精子のgpt突然変異体頻度は、対照群と比較して有意な増加が見られなかったが、精子では個体差が大きかった。
次世代個体ゲノムへの影響を調べるため、28日間飲水投与の3日後（28+3d）に各用量群の3匹を無処理雌個体と交配し、次世代個体を得た。また、28日間飲水投与の49日後（28+49d）に各用量群の3匹を無処理雌個体と交配し、次世代個体を得た。それぞれについて投与父個体、母および子の組織を採取し凍結保存した。28+49d群の無処理群および300 ppm処理群の各1家族（両親＋子4匹）の全ゲノム解析を実施する予定である。
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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
雄gpt deltaマウスを用いたアクリルアミド28日間飲水投与実験を実施した。最終投与3日後（28+3d）および100日後（28+100d）の精巣および精巣上体を採取し、DNA付加体測定および遺伝子突然変異頻度測定を実施した。投与群の精巣においてDNA付加体（N7-dG-GA）量の用量依存的な増加が見られた。gptアッセイを実施し、精巣と精子における遺伝子突然変異頻度の用量反応データを得た。また、最終投与3日後（28+3d）および49日後（28+49d）に各用量群の3匹を無処理雌個体と交配し、次世代個体を得た。ゲノム解析に用いる家族サンプル（父、母、子4匹）を、各用量について1家族以上得ることができた。28+3dの300 ppm群のみ、3ペアの交配は妊娠に至らず次世代個体が得られなかったが、高用量のアクリルアミド投与による毒性の影響と考えられた。28+3dの精巣と精子において遺伝子突然変異頻度の有意な増加がみられたことから、精原細胞時に曝露した精子によって交配した28+49d の300 ppm投与群と対照群の1家族を対象として全ゲノム解析を実施する。研究はおおむね順調に進展している。
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| Strategy for Future Research Activity |
アクリルアミド投与雄マウスの生殖細胞における遺伝子突然変異頻度の用量反応データを精査し、これに基づいて次世代個体の全ゲノム解析を実施する。次世代影響については、最終投与49日後の交配群（28+49d）の300 ppm投与群と対照群について各1家族（投与父、母、子4）を選び、全ゲノム配列データを取得する。陽性対照としてENU投与群の１家族サンプルについて全ゲノム配列データを取得する。得られた全ゲノムデータを用いて、SNVsの親子間比較によりde novo mutationを検出し、次世代突然変異頻度を算出する。最終投与3日後の交配群（28+3d）についても全ゲノム解析および次世代突然変異頻度の算出を検討する。投与雄個体の精子のDNA損傷（DNA付加体形成）と遺伝子突然変異、および次世代個体ゲノム変異の誘発頻度および変異スペクトルを比較し、アクリルアミドの生殖細胞遺伝毒性と次世代突然変異の特徴と感受性の違いについて考察する。
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| Causes of Carryover |
本研究ではマウス全ゲノム配列解析データを用いて次世代個体ゲノム中の遺伝子突然変異を検出するための情報解析を予定している。コストを抑えて効率的な解析を行うため、個体データを一括して次世代変異解析を実施する予定であり、次年度に約100万円の情報解析費用が見込まれるため、次年度使用額とする。
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