2023 Fiscal Year Annual Research Report
Elucidation of environmental contamination status and bioaccumulation features of emerging perfluoroalkyl substances (PFASs) and assessment of their ecotoxicological effects
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20H00634
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| Research Institution | Ehime University |
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Principal Investigator |
石橋 弘志 愛媛大学, 農学研究科, 教授 (90403857)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
高橋 真 愛媛大学, 農学研究科, 教授 (30370266)
川嶋 文人 愛媛大学, 農学研究科, 特定教授 (60346690)
有薗 幸司 熊本大学, 大学院生命科学研究部(薬), 特任教授 (70128148)
藤森 崇 龍谷大学, 先端理工学部, 准教授 (20583248)
加藤 恵介 東邦大学, 薬学部, 教授 (80276609)
日下部 太一 東邦大学, 薬学部, 講師 (00600032)
冨永 伸明 有明工業高等専門学校, 創造工学科, 教授 (30227631)
久保田 彰 帯広畜産大学, 畜産学部, 教授 (60432811)
平野 将司 東海大学, 農学部, 特任准教授 (20554471)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2025-03-31
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| Keywords | 有機フッ素化合物 / 残留性有機汚染物質 / 環境汚染 / 毒性影響 / PFAS |
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| Outline of Annual Research Achievements |
１）愛媛大学生物環境試料バンクに長期保管された野生鳥類の肝臓試料を対象に、PFASの生物蓄積特性と汚染の時系列変化を解析した。トビ肝臓ではPFOSに加え、長鎖（C9以上）かつ奇数炭素鎖のPFCAsが高濃度で蓄積していた。また、時系列変化として、PFOSをはじめ多くのPFAS濃度は2000年代の試料をピークに、2010年以降は減少傾向を示した。一方、PFOAやPFUnDAなど一部のPFCAsは2010年以降も有意な減少傾向は示さず、汚染の長期化が示唆された。
２）大阪湾および別府湾の底質コア試料に対してEOFとPFOSおよびPFOAを中心としたPFASの定量分析を実施した。低濃度のフッ素では定量下限以下となる層も多く、大阪湾では正確な評価が困難であった。一方、別府湾では定量下限を上回り、PFASと違う傾向があること、塩基性の画分でも90%以上が未同定なフッ素であることがわかった。
３）水中、土壌（溶出）中の44種のPFASの測定系を構築した。
４）フッ素検出用土壌の市販簡易測定キットを活用し、PFOS用に酸性条件等の前処理を検討し、河川水や汚泥等への応用を試みた。
５）前年度までのRNA-seq解析によりPFOS曝露ゼブラフィッシュ胚で神経系への影響が示唆されたため、行動試験を実施した。PFOSは浮袋の膨張不全を起こさない濃度で仔魚の運動量を増加させた。また、PFNAおよびPFUnDAの曝露試験を行い、曝露胚で体幹血流低下や心臓周囲浮腫等の循環障害を明らかにした。
６）脂質代謝等に関与するPPARαに結合する次世代型PFASの複数の構造的特徴を明らかにするためにAI技術のひとつである機械学習モデルを開発した。本法を次世代型PFASに適用した結果、複数の炭素原子やエーテル基を有する次世代型PFASはPFOSなど既存PFASと比較して高いPPARα結合親和性を示すことが明らかになった。
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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
１）PFASの環境汚染・生物蓄積の実態解明については、前年度までに開発した生物試料中PFASの一斉分析法を活用し、愛媛大学生物環境試料バンクに長期保管された野生鳥類の肝臓試料を対象に、PFASの生物蓄積特性や汚染の時系列変化を明らかにした。また、前年度までに構築した分析系を用いて、大阪湾および別府湾の底質コア試料に対してEOFやPFOSおよびPFOAを中心としたPFASの定量分析を実施した。その結果、低濃度のフッ素では定量下限以下となる層も多く、大阪湾では正確な評価が困難であったが、別府湾では定量下限を上回り、PFASと違う傾向があること、塩基性の画分でも90%以上が未同定フッ素であることが判明した。さらに、水中、土壌（溶出）中の44種のPFASの測定系を新たに構築した。フッ素検出用土壌の市販簡易測定キットについては、前処理を検討し、河川水や汚泥等への応用を試みた。
２）PFASの毒性影響評価については、PFOS曝露ゼブラフィッシュ胚について行動試験を実施し、PFOSは浮袋の膨張不全を起こさない濃度で仔魚の運動量を増加させることを明らかにした。また、奇数炭素鎖のPFCAsの曝露試験を行い、曝露胚における発生毒性影響を明らかにした。メダカを用いた毒性研究では、PFOA代替物質の発生毒性影響評価を開始した。最新のAI技術を活用した研究では、約7000種のPFASと脂質代謝等に関与するPPARαタンパク質との結合特性をインシリコで予測し、PPARαに結合しやすい次世代型PFASの構造的特徴を明らかにした。また、メダカの核内受容体に着目し、PFASとの網羅的相互作用解析を実施するための準備を開始した。
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| Strategy for Future Research Activity |
１）前年度に引き続き、愛媛大学生物環境試料バンクに保管されている野生鳥類や魚類、陸上哺乳動物などの臓器・組織試料を対象にPFASの一斉分析を行い、水圏・陸上生態系におけるPFASの分布や生物蓄積の特徴について解析・考察を進める。PFAS汚染の時系列変化についても、野生動物の保管試料を対象とした調査研究を継続する。また、食品・ダスト等を介したPFASの曝露経路実態について調査・解析を進めるとともに、毒性試験の結果と併せて、ヒトや野生動物におけるPFASの曝露リスクを化合物ごとに評価する。
２）前年度までに構築した水中、土壌（溶出）中の44種のPFASの測定系をブラッシュアップし、松山市を中心とした環境試料等についての測定を進める。
３）PFASの毒性影響評価として、POPsへの追加が検討されている長鎖かつ奇数炭素鎖のPFCAsや、PFOA代替物質であるGenXなどを中心に、魚類等に対する毒性影響を調査する。また、毒性影響のエンドポイントとして行動や発生・生殖などについて評価するとともに、RNAシーケンスによるトランスクリプトーム解析やリアルタイムPCRによる遺伝子発現解析により、それら毒性メカニズムの解明・予測を試みる。
４）１万種以上のPFASを対象として、毒性に関与する生体分子（核内受容体など）との相互作用をインシリコ解析で予測し、その予測結果をインビトロ／インビボ試験で検証する。その結果として、優先して環境汚染・毒性研究を実施する必要のある次世代型PFASの選定や新たに開発されるPFASの安全性評価に貢献する。
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