2017 Fiscal Year Annual Research Report
Roles of DNA polymerase kappa on establishment of threshold for genotoxic carcinogens
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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, 安全性事業部 安全性評価室, グループリーダー (50426433)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 突然変異 / 発がん / 閾値 / 炎症 / ベンツピレン / DNAポリメラーゼ κ / トランスリージョンDNA合成 / 酸化DNA損傷 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
1.Polκノックインgpt deltaマウスを用いた発がんと遺伝毒性の閾値に関する研究
DNAポリメラーゼκ (Polκ)のDNAポリメラーゼ活性を不活化させたPolκノックインgpt deltaマウス(Polκ KI マウス)と対照となるgpt deltaマウスにベンツピレン（BP、高用量と低用量）とデキストラン硫酸ナトリウム（DSS）を投与し、発がん性と遺伝毒性を比較検討したが、大腸においては発がん性、遺伝毒性とも両者の間に差は認められなかった（平成26年度）。しかしPolκ KI マウスは、対照として用いたDSS単独投与群で高い突然変異体頻度を示し、Polκが炎症に基づく突然変異を抑制することが示唆された（平成27年度）。DNAシークエンス解析の結果、Polκ KI マウスではDSS投与によりG:C→C:G、G:C→T:A変異が増大していることが明らかになった（平成28年度）。Polκ KI マウスとgpt deltaマウスにDSSを単独複数回投与し大腸における発がん感受性を比較した。Polκ KI マウスの腫瘤数はgpt deltaマウスよりも多く、大腸における突然変異体頻度もPolκ KI マウスがgpt deltaマウスよりも高かった。以上より、Polκは、ベンツピレンではなく、炎症に基づく突然変異と発がんの閾値形成に関与している可能性が示唆された（平成29年度）。
2. Polκ KIおよびノックアウト(KO)ヒト細胞を用いた遺伝毒性発がん物質の検出と閾値
Polκ KIおよびKOヒト細胞を用い、染色体異常を指標に、パラコートに対する閾値（染色体異常が無処理群よりも高く検出されない最高用量）を検討したが、いずれの細胞株も同一の閾値を示し、パラコートが誘発する染色体異常の閾値形成にPolκは関与していないことが示唆された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
1. Polκノックインgpt deltaマウスを用いた発がんと遺伝毒性の閾値に関する研究
昨年度までに、Polκが炎症に基づく突然変異の抑制に大きな役割を果たしていることを明らかにした。今年度は、炎症に基づく発がんに対する感受性を検討し、Polκが突然変異の抑制を介して炎症に基づく発がんの抑制にも寄与していることを示した。研究開始当初は、in vitro実験の結果に基づきPolκはベンツピレンによる突然変異と発がんの閾値形成に関与しているものと予想したが、in vivo実験の結果、対照として用いたDSSによる炎症に基づく突然変異と発がんにPolκ KI マウスが高い感受性を示したことから、Polκは炎症に基づく突然変異と発がんの閾値形成に関与しているものと結論した。研究は、当初の予想を超えて進展している。
2. Polκ KIおよびノックアウト(KO)ヒト細胞を用いた遺伝毒性発がん物質の検出と閾値
昨年度までに、過酸化水素、メナジオンによる染色体異常誘発の閾値形成にPolκ とミスマッチ修復が関与していることを示した。今年度は、パラコートによる染色体異常誘発の閾値形成について検討し、パラコートの閾値形成にはPolκ もミスマッチ修復も関与していないことを明らかにした。以上の結果から、過酸化水素、メナジオンとパラコートでは異なった活性酸素種が染色体異常誘発に関与しており、Polκは過酸化水素、メナジオンから生ずるハイドロキシルラジカル（・OH）に基づく染色体異常の閾値形成に関与している可能性を示した。
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| Strategy for Future Research Activity |
1. Polκノックインgpt deltaマウスを用いた発がんと遺伝毒性の閾値に関する研究
これまでの成果を総括し、Polκが炎症に基づく突然変異の抑制に大きな役割を果たし、発がんの閾値形成に関与している可能性を国際学術誌に報告する。
2. 2. Polκ KIおよびノックアウト(KO)ヒト細胞を用いた遺伝毒性発がん物質の検出と閾値
酸化型変異原であっても、過酸化水素、メナジオンとパラコートでは染色体異常を誘発する活性酸素種が異なること、Polκはハイドロキシルラジカル（・OH）により生ずる染色体異常の閾値形成に関与していることを国際学術誌に報告する。
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| Causes of Carryover |
遺伝毒性発がん性試験に用いるマウスの出生数が予想よりも少なく、実験の開始が遅延したため、研究総括の開始が遅延した。これまでの研究成果を総括し、学術雑誌等に発表するために補助事業期間の延長が必要であった。次年度研究費は、研究成果の総括と論文発表等に使用する。
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