2023 Fiscal Year Research-status Report

吸入性有機化学物質の肺炎症誘発の病態解明：肺胞マクロファージの形態・形質解析

Research Project

Project/Area Number	22K17360
Research Institution	University of Occupational and Environmental Health, Japan
Principal Investigator	友永泰介産業医科大学, 産業生態科学研究所, 学内講師 (20721707)
Project Period (FY)	2022-04-01 – 2025-03-31
Keywords	アクリル酸系ポリマー / 肺胞マクロファージ / マウス / 気管内注入試験 / ｍRNA / マイクロアレイ / 肺炎症
Outline of Annual Research Achievements	本研究では、アクリル酸系ポリマーをマウスの気道に注入する気管内注入試験(in vivo試験)や培養した不死化マウス肺胞マクロファージに投与する培地内添加試験（in vitro試験）を実施し、ポリマーを貪食した肺胞マクロファージの形質変化および遺伝子発現変化を解析することで吸入性有機化学物質によって誘発される炎症の病態や機序をその解明することを目指す。今年度は、有害性の高いアクリル酸系ポリマーと低いアクリル酸系ポリマーを用いて気管内注入試験と培地内添加試験を実施した。培地内添加試験（in vitro実験）：有害性の高いアクリル酸ポリマーと低いアクリル酸ポリマーを蛍光標識し、株化した不死化マウス肺胞マクロファージにばく露した。その結果、マクロファージはいずれの蛍光標識ポリマーも貪食することを共焦点レーザー顕微鏡で観察した。気管内注入試験（in vivo実験）：アクリル酸系ポリマーを気管内注入したマウスの気管支肺胞洗浄液から抗Cd11c磁気抗体を使ってマクロファージを分画し、得られたmRNAを使って網羅的遺伝子発現解析を実施した。その結果、有害性の高いアクリル酸系ポリマーで特異的に発現が増減する遺伝子を複数見出した。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason 今年度は、培地内添加試験（in vitro実験）を行い、形質変化と細胞生存率の解析を実施した。蛍光標識した有害性の高いアクリル酸系ポリマーと低いアクリル酸系ポリマーを不死化マウス肺胞マクロファージに投与し、蛍光顕微鏡強で観察したところ、どちらの蛍光ポリマーも貪食されることを観察したが、明らかな相違は認められなかった。一方、有害性の高いアクリル酸系ポリマーと低いアクリル酸系ポリマーを不死化マウス肺胞マクロファージに投与し、細胞生存率を解析した結果、有害性の高いアクリル酸系ポリマーでは濃度依存性に細胞生存率が低下したが、有害性の低いアクリル酸系ポリマーでは細胞生存率の低下は認められなかった。今年度実施した気管内注入試験（in vivo実験）で、気管支肺胞洗浄液から細胞を回収したが、有害性の高いアクリル酸系ポリマーを投与して回収した細胞の中には肺胞マクロファージ以外に好中球などが存在する。アクリル酸系ポリマーは前述のように肺胞マクロファージが主に貪食すると推測されるため肺胞マクロファージを分画することが必要であると考えた。そこで、肺胞マクロファージを抗Cd11c磁器抗体を使って分画し、調整したmRNAを使ったマイクロアレイ解析から遺伝子発現プロファイルを取得した。その結果、有害性の高いアクリル酸系ポリマーで特異的に発現が増減する遺伝子を複数見出した。その中には炎症に関わる遺伝子が含まれていた。
Strategy for Future Research Activity	今年度までに、形質的な解析として、有害性の高いまたは低いアクリル酸系ポリマーを使用した気管内注入試験（in vivo実験）と培地内添加試験（in vitro実験）を実施した。気管内注入試験後の気管支肺胞洗浄液中の肺胞マクロファージのmRNAのマイクロアレイ解析と、ばく露後の株化した不死化マウス肺胞マクロファージのmRNAのマイクロアレイ解析の結果から、それぞれ有害性の高いアクリル酸系ポリマーで特異的に発現が増減する遺伝子を複数見出している。来年度は、今年度まで実施してきた気管内注入試験（in vivo実験）と培地内添加試験（in vitro実験）の遺伝子発現プロファイルを比較し、in vivo実験とin vitro実験の結果で共通する遺伝子を探索する。有害性に関連する可能性がある遺伝子に関してはmRNAやタンパク質の定量解析を実施する予定である。これらの解析結果から、有害性の高いアクリル酸系ポリマーがどの様に形態変化や形質変化に関わるのかを解析し、誘発される炎症の病態やその機序を解明することを目指す。
Causes of Carryover	今年度は研究に大きな問題が発生せず順調に進んだため、消耗品等に少額の余剰金が発生した。試薬や消耗品が高額なため余剰金はこれらの購入に使用する。