Integration of pharmacological, biological, and environmental approaches to elucidate the ecotoxicological impacts of pharmaceutical pollution in river water

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20H00630
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Medium-sized Section 63:Environmental analyses and evaluation and related fields
• Research Institution: Kochi University
• Principal Investigator: Ihara Masaru 高知大学, 教育研究部自然科学系農学部門, 准教授 (70450202)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 豊田 賢治 新潟大学, 佐渡自然共生科学センター, 特任助教 (00757370) ; 宮川 信一 東京理科大学, 先進工学部生命システム工学科, 准教授 (30404354) ; 田中 宏明 京都大学, 工学研究科, 名誉教授 (70344017)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 医薬品 / GPCR / モノアミントランうポーター / ミジンコ / クルマエビ / 下水 / 行動異常 / 薬理活性

Outline of Final Research Achievements

This study investigated the effects of pharmaceuticals on crustacean receptors and transporters. Genes for multiple transporters and receptors in Daphnia and Marsupenaeus japonicus were cloned, and cell assays confirmed that antidepressants strongly inhibit Daphnia SERT. Toxicity tests using Daphnia and Marsupenaeus japonicus revealed that specific pharmaceuticals cause swimming inhibition and reproductive suppression. Additionally, it was shown that pharmaceuticals in wastewater strongly inhibit Daphnia SERT, suggesting that crustaceans are highly sensitive to environmental pharmaceuticals.

Free Research Field

環境毒性学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

これまでにホルモン作用を持つ医薬品や解熱鎮痛剤、抗生物質等の医薬品の生態系への影響は研究されてきた。しかし市販医薬品の半数を占める神経細胞に作用する医薬品の影響は研究されていなかった。本研究はミジンコとクルマエビのGPCRとSERTが医薬品によって阻害を受けることを世界で初めて実証しており、生態毒性学分野での学術的意義は非常に大きい。さらに、曝露試験によってミジンコとクルマエビの行動、繁殖が異常を示す結果も得られており、生物多様性の保全を考える上で環境中の汚染医薬品の削減の重要性を示す成果として社会的意義も大きい。