2014 Fiscal Year Annual Research Report
遺伝毒性発がん物質の閾値形成におけるDNAポリメラーゼκの役割に関する研究
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26281029
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| Research Institution | National Institute of Health Sciences |
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Principal Investigator |
能美 健彦 国立医薬品食品衛生研究所, 安全性生物試験研究センター, 客員研究員 (30150890)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
須井 哉 一般財団法人食品薬品安全センター秦野研究所, 遺伝学研究室, 室長 (50426433)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 遺伝毒性 / 閾値 / トランスリージョンDNA合成 / 環境変異原 / 発がん |
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| Outline of Annual Research Achievements |
1. Polκノックインgpt deltaマウスを用いたベンツピレンの発がん性、遺伝毒性の検出
Polκノックインgpt deltaマウス(Polκ KIマウスと略)と対照となるgpt deltaマウスに、高用量(125mg/kg)あるいは低用量（50mg/kg）のベンツピレン（BP）を経口投与し、最終投与後10日目から2%デキストラン硫酸ナトリウム（DSS）を1週間飲水投与した。ベンツピレンの投与開始から12週目に剖検し、大腸および肺における発がん性を病理学的に検索した。また、ベンツピレンの最終投与後2日目に末梢血を採取し小核試験を行った。Polκ KIマウス、gpt deltaマウス、いずれにおいてもBP+DSSの投与により大腸での腫瘤が誘発され、腫瘤の数は高用量(125mg/kg)群が低用量(50mg/kg)群よりも多かった。最終投与後2日目の末梢血における小核の誘発頻度は、BPの投与により増大し、低用量群ではPolκ KIマウスがgpt deltaマウスよりも高値を示したが、高用量群では差が認められなかった。投与開始から15週目に行われた剖検の結果、低用量群、高用量群、いずれも場合もPolκ KIマウスとgpt deltaマウスの間に腫瘤数の差は認められなかった。
2. Polκノックインおよびノックアウトヒト細胞を用いた遺伝毒性発がん物質の検出
ヒトPolκの活性中心が存在するPOLK遺伝子のエクソン6を欠失させた細胞株（KO細胞）と、エクソン6に存在する198番目のアスパラギン酸と199番目のグルタミン酸をアラニンに置換した細胞株（CD細胞）は、リンパ芽球細胞Nalm-6を基に樹立した。これらの細胞株と野生型細胞株を用いて、約20種類の遺伝毒性物質の細胞毒性に対する感受性を比較検討した。KOおよびCD株は、ベンツピレンジオールエポキサイド、マイトマイシンC（MMC)などに対して野生型株よりも高い感受性を示した。
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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. Polκノックインgpt deltaマウスを用いたベンツピレンの発がん性、遺伝毒性の検出
Polκ KIマウスと対照となるgpt deltaマウスに、BPとDSSを投与し大腸での腫瘤形成を検討した。腫瘤数はBPの高用量群が低用量群よりも多く、高用量群であってもDSSの投与なしにgpt deltaマウスで腫瘤の誘発は見られなかった（Polk KIマウスについては実施せず）。小核の誘発頻度は、BPの投与により増大し、高用量群が低用量群よりも高値を示した。上記の結果は、当初の予想通りであり、実験が順調に推移していることを示している。さらに詳細な解析を行うことで、Polκ KIマウスとgpt deltaマウスの感受性を比較することが可能と考える。
2. Polκノックインおよびノックアウトヒト細胞を用いた遺伝毒性発がん物質の検出
POLK KO細胞とCD細胞を用いた遺伝毒性発がん物質に対する感受性試験は順調に推移し、多様なDNA損傷からゲノムを防護する上でのDNAポリメラーゼκの役割の解明に貴重な情報を得ることができた。MMCによるDNAクロスリンクに対してKO細胞とCD細胞が高い致死感受性を示した結果は、Polk KIマウスがgpt deltaマウスよりもMMCの誘発する変異に高い感受性を示すという実験結果と、良い一致を示した(Takeiri et al., DNA Repair, 24, 113-121, 2014)。
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| Strategy for Future Research Activity |
1.Polκノックインgpt deltaマウスを用いたベンツピレンの発がん性、遺伝毒性の検出 平成26年度の研究計画を継続し、得られた大腸の腫瘤の病理学的解析、大腸と肺におけるgpt突然変異体頻度および変異スペクトルを解析する。Polκ KIマウスについては老化に伴って変異頻度が増大することが知られており、酸化DNA損傷に対するトランスリージョンDNA合成にPolκが関与する可能性も示唆されている。今回の実験ではDSS単独投与群も設定しており、DSSが形成する酸化DNA損傷の誘発する突然変異に対して、Polκ KIマウスがどのような感受性を示すかも詳細に検討する。
2. Polκノックインおよびノックアウトヒト細胞を用いた遺伝毒性発がん物質の検出 POLK KO細胞とCD細胞の遺伝毒性発がん物質に対する感受性を野生型細胞と比較する実験は汎用性が高い。PolκはベンツピレンやMMCだけでなく、酸化DNA損傷のトランスリージョンDNA合成に関与する可能性が高い。平成27年度は、Polκノックインおよびノックアウトヒト細胞の過酸化水素に対する感受性を、in vitro染色体異常誘発を指標に検討する。
3. 遺伝毒性発がん物質の閾値に関する書籍を出版する 遺伝毒性発がん物質はその作用に閾値がなく、どのように低用量であってもヒトに発がんリスクを負わせるものとして規制することが、国際的なコンセンサスとなっている。しかし、遺伝毒性発がん物質であっても「閾値」あるいは「事実上の閾値」があることを示す証拠は、国内外の研究者から提出されている。平成27年度は「Thresholds of Genotoxic Carcinogens: from Mechanisms to Regulation（遺伝毒性発がん物質の閾値:作用機構から規制まで）」と題する本をエルセビア社から出版する。すでに国内外14名が寄稿を約束している。
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| Causes of Carryover |
国内学会の多くが東京、横浜で開催され、国外の学会も香港、コルカタ（インド）と至近な場所での開催だったため旅費を節約できた。このため次年度使用額が生じた。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
平成27年度は、国内の学会は金沢、博多、国外の学会は米国、オーストラリアで開催されるため、次年度使用額は旅費として使用する予定である。
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Research Products
(5 results)
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[Journal Article] in vivo evidence that DNA polymerase kappa is responsible for error-free bypass across DNA cross-links induced by mitomycin C2014
Author(s)
A. Takeiri, N.A. Wada, S. Motoyama, K. Matsuzaki, H. Tateishi, K. Matsumoto, N. Niimi, A. Sassa, P. Gruz, K. Masumura, M. Yamada, M. Mishima, K.I. Jishage and T. Nohmi,
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Journal Title
DNA Repair
Volume: 24
Pages: 113-121
DOI
Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
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