How microplastics and nanoparticles interact: DNA damage and oxidative stress in zebraf ish

Research Project

Project/Area Number	19F19401
Research Category	Grant-in-Aid for JSPS Fellows
Allocation Type	Single-year Grants
Section	外国
Review Section	Basic Section 63040:Environmental impact assessment-related
Research Institution	Mie University
Host Researcher	西村訓弘三重大学, 地域イノベーション学研究科, 教授 (30402689)
Foreign Research Fellow	BHAGAT JACKY 三重大学, 地域イノベーション学研究科, 外国人特別研究員
Project Period (FY)	2019-11-08 – 2022-03-31
Project Status	Granted (Fiscal Year 2020)
Budget Amount *help	¥2,200,000 (Direct Cost: ¥2,200,000) Fiscal Year 2021: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000) Fiscal Year 2020: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000) Fiscal Year 2019: ¥400,000 (Direct Cost: ¥400,000)
Keywords	環境 / ナノプラスチック / ゼブラフィッシュ / 発生毒性 / 酸化ストレス
Outline of Research at the Start	マイクロプラスチックは近年、海洋環境汚染の最重要課題の１つであり、それ自体の毒性に加え、さまざまな有害物質（化学物質やナノ粒子）の吸着による生体への悪影響が懸念されている。本研究はゼブラフィッシュをモデル動物として、この相互作用による生体毒性（DNA損傷・酸化ストレスなど）を明らかにする。さらにこれらを予防できる成分の探索を行い、将来的には海洋生物のみならず、生物学的蓄積が問題となる人間を含む陸上動物への適用も目指す。
Outline of Annual Research Achievements	本年度は、蛍光ラベルしたマイクロプラスチックとナノ粒子をゼブラフィッシュに投与し、その生体毒性を評価した。マイクロプラスチックは直径40 nm（ナノプラスチックサイズ）, 1 μmのものを、ナノ粒子は50, 500 nmのものを検討し、評価項目は蛍光ラベルしたマイクロプラスチックの体内蓄積に加え、発生段階における生存率・催奇率、運動機能異常を解析した。その結果、マイクロプラスチックの腸管内の蓄積および心臓周囲浮腫や体幹の屈曲などの異常を認めた。この成果の一部およびこれまでの文献をまとめ、１報の国際論文を発表した。さらにナノ粒子に加え同じく環境問題となっているアゾール系化合物とナノプラスチックのゼブラフィッシュ試験、次年度研究計画に含まれていた酵素活性（superoxide dismutase, catalase）測定の一部、網羅的遺伝子発現解析もすでに開始した。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 1: Research has progressed more than it was originally planned. Reason 本研究成果に関連し、すでに１報の国際論文（IF = 5.6）を発表し（Bhagat J, Zang L, Nishimura N, Shimada Y. Zebrafish: An emerging model to study microplastic and nanoplastic toxicity. Sci Total Environ. 2020;728: 138707）、さらにナノ粒子に加え同じく環境問題となっているアゾール系化合物とナノプラスチックのゼブラフィッシュ試験も行った。現在その成果の一部を論文準備中である。そして、次年度研究計画に含まれていた酵素活性（superoxide dismutase, catalase）測定の一部、網羅的遺伝子発現解析もすでに開始している。以上より、現在の進捗状況は計画より進んでいる。
Strategy for Future Research Activity	マイクロプラスチックおよびナノプラスチック、さらにそれらと化学物質のコンビネーションによるゼブラフィッシュへの影響について、superoxide dismuta se (SOD), catalase (CAT), glutathione (GSH), glutathione S-transferase (GST), lipid peroxidation (LPO), glutathio ne peroxidase (GPx)等の活性を指標に評価する。また次世代シーケンサーを用いた網羅的遺伝子発現解析（RNA-seq）を行い、免疫や発生に与える作用メカニズムを解析する。