多層カーボンナノチューブにより惹起されるエフェロサイトーシス阻害機構の解明

2020 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 19K12351
• Research Institution: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology
• Principal Investigator: 田部井 陽介 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 生命工学領域, 主任研究員 (40555083)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: 多層カーボンナノチューブ / 好中球 / アポトーシス / エフェロサイトーシス

Outline of Annual Research Achievements

カーボンナノチューブは、幅広い分野での応用が期待されている一方、繊維状の微小物質という形体的特徴から、ヒトの健康への影響が懸念されている。好中球様細胞HL-60に複数種類の多層カーボンナノチューブを暴露したところ、ミトコンドリア膜電位の低下やカスパーゼ３の活性化等、アポトーシス経路の活性化が認められた。通常、生体内でアポトーシスを起こした好中球はマクロファージの貪食作用によって除去される。そこで、多層カーボンナノチューブを暴露した好中球に対する、マクロファージの貪食作用を解析したところ、特定の多層カーボンナノチューブに暴露された好中球は、マクロファージによる貪食を回避していることが見いだされた。マクロファージによる貪食は、"Eat me"シグナルおよび"Don't Eat me"シグナルによって制御されている。そこで、これら好中球の特徴を解析したところ、"Don't Eat me"シグナルの一つであるCD47の細胞外への提示は減少しているのに対し、いずれも"Eat me"シグナルであるホスファチジルセリンの細胞外への提示が不十分であることが明らかとなった。以上の結果から、多層カーボンナノチューブの暴露により、生体内での好中球の効率的な除去が阻害されている可能性が示唆された。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

インビトロ試験により、特定の多層カーボンナノチューブ暴露によって好中球がマクロファージによる貪食を回避している現象を見出し、ホスファチジルセリンの細胞外提示の破綻が原因であるという知見を得ることができたものの、生体内での解析については遅れが生じていると判断している。

Strategy for Future Research Activity

多層カーボンナノチューブ暴露による好中球のエフェロサイトーシス回避が、ホスファチジルセリンの提示破綻によるものという仮説を検証する。特に細胞内シグナル伝達経路に焦点を当て、生化学的解析を推進することで、メカニズムレベルでの多層カーボンナノチューブの生体影響を明らかにする。
また、エフェロサイトーシス回避を引き起こす多層カーボンナノチューブの特徴を物理化学的性質と生物学的影響の面から明らかにすることで、生体影響を誘発させる要因について決定する。

Causes of Carryover

新型コロナウイルス対策の影響もあり、参加予定としていた学会等がウェブ開催となった。そのため、当初計上していた旅費相当が次年度使用額として生じた。
今年度は、当初実施予定であった研究を推進し、主にメカニズム解析に焦点を当て研究を行う予定である。