2022 Fiscal Year Annual Research Report
Whole embryo screening and integrated omics approach using zebrafish for unraveling mechanisms underlying chemical toxicities
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22H03746
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Research Institution | Obihiro University of Agriculture and Veterinary Medicine |
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Principal Investigator |
久保田 彰 帯広畜産大学, 畜産学部, 准教授 (60432811)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
川合 佑典 帯広畜産大学, 畜産学部, 助教 (10709546)
野見山 桂 愛媛大学, 沿岸環境科学研究センター, 准教授 (30512686)
村田 幸久 東京大学, 大学院農学生命科学研究科(農学部), 准教授 (40422365)
中村 達朗 酪農学園大学, 獣医学群, 助教 (80755554)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Keywords | ゼブラフィッシュ / ダイオキシン / ネオニコチノイド系殺虫剤 / 心血管毒性 / 神経発生毒性 / 脂質メディエーター / 神経伝達物質 / 統合オミクス |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は、新たな動物実験代替法の開発と活用に寄与するゼブラフィッシュ胚を用いて、社会的・学術的に関心の高い化学物質の毒性評価と毒性発現機序解明を試みることである。令和4年度は主に以下の成果を得た。
1）自然毒として知られ海藻などにより合成される非2,3,7,8-置換型の臭素化ダイオキシン類（1,3,7-/1,3,8-tribromodibenzo-p-dioxin）について、曝露胚由来の総RNAを用いたRNA-seq解析及びエンリッチメント解析を実施した。その結果、両化合物で共通して概日リズムに関わる遺伝子群が発現変動遺伝子に含まれることが明らかとなった。
2）ダイオキシン（TCDD）の曝露胚（全胚）を用いてLC-MS/MSによる脂質メディエーターの網羅分析を実施した。これまでにTCDD誘発性の心血管毒性への関与が示唆されているプロスタノイドのうち、prostaglandin E2はTCDDの濃度依存的に有意に増加した。一方、prostacyclin由来の6-keto-prostaglandin F1αはTCDDの濃度依存的に減少傾向を示した。Thromboxane A2由来のthromboxane B2はTCDD曝露により有意な変動はみられなかった。
3）ゼブラフィッシュの発生初期からの曝露で仔魚に不安様行動を誘発するイミダクロプリド及びアセタミプリドについて、曝露胚を用いたLC-MS/MSによる神経伝達物質（ドーパミン、ノルエピネフリン、セロトニン）及びそれら前駆体・代謝物の分析を実施した。その結果、イミダクロプリドは濃度依存的に3種の神経伝達物質及び一部の前駆体・代謝物レベルを減少させた。また、アセタミプリドでも同様の傾向が認められた。
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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
本年度はまず、臭素化ダイオキシン類をはじめとするいくつかの化合物について、曝露胚を用いたRNA-seq解析及びエンリッチメント解析を行うことで、これまで申請者らが取り組んできた毒性発現機構の理解に進展がみられた。さらに、ダイオキシン曝露胚における脂質メディエーターの網羅分析によりプロスタノイドの変動を明らかにしたことで、ダイオキシン誘発性の心血管毒性におけるプロスタノイドの役割について新たなエビデンスを得ることができた。また、ネオニコチノイド系殺虫剤の曝露胚を用いた神経伝達物質の分析により、これまで申請者らが明らかにしてきた神経発生毒性に関するデータを補強することができた。以上より、複数の化合物についてオミクス解析による毒性発現機構の検討が進んでいることから、おおむね順調に進展していると判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
多様な化学物質について、全身スクリーニングにより催奇性、循環障害、行動異常など多様な毒性フェノタイプの評価と、バイオマーカーを活用した内分泌撹乱作用の評価を行う。申請者らの過去の研究成果も踏まえ、影響がみられた化合物のうち一部については、曝露胚を用いた統合オミクス解析（トランスクリプトーム・メタボローム・リピドームなど）を行い、バイオインフォマティクス手法により毒性発現機構を検討する。ついで、毒性発現への関与が予想された標的分子について、拮抗薬・阻害薬などとの共処置や、遺伝子ノックダウン胚を用いた曝露試験により毒性への関与を検証する。特に今年度は、ダイオキシン誘発性循環障害におけるPGE2の保護的役割についてさらなる証拠を得るため、PGE2合成酵素のノックダウン胚を用いた検討や、エストロゲン受容体の関与が示唆されるゼアラレノンやジエチルスチルベストロール誘発性の催奇性について、受容体サブタイプのノックダウン胚を用いた検討などを実施する予定である。
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Research Products
(10 results)
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[Presentation] In vivo and in silico assessment of antiandrogenic potentials for environmental chemicals using zebrafish2023
Author(s)
Chen, X., Hirano, M., Ishibashi, H., Lee, J.S., Kawai, Y.K. and Kubota, A.
Organizer
SOT 62nd Annual Meeting & ToxExpo
Int'l Joint Research
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