慢性タバコ煙曝露システムを用いた加熱式タバコエアロゾルによる肺傷害の解析
| Project/Area Number |
20K08575
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 53030:Respiratory medicine-related
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| Research Institution | Juntendo University |
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Principal Investigator |
佐藤 匡 順天堂大学, 医学部, 准教授 (10596993)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
瀬山 邦明 順天堂大学, 医学部, 教授 (10226681)
田島 健 順天堂大学, 医学部, 准教授 (50384102)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
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| Keywords | 加熱式タバコ / 慢性閉塞性肺疾患 / 喫煙 / 肺気腫 / プロピレングリコール / ヒト小気道上皮細胞 / 新型タバコ / グリセロール / アポトーシス / 慢性閉塞性肺疾患(COPD) / DNA傷害 / マイクロアレイ解析 / 慢性閉塞性肺疾患 (COPD) |
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| Outline of Research at the Start |
慢性閉塞性肺疾患（COPD）は、タバコ煙を主とする有害物質を長期に吸入曝露することで生じる呼吸器疾患である。一方、近年本邦において急速に普及している加熱式タバコの毒性に関する評価は定まっておらず科学的実証の社会的ニーズが高まっている。本研究では、従来のタバコ煙に対する肺傷害の解析システムを用いて、加熱式タバコと従来のタバコ煙曝露との比較検討を行い、長期的な加熱式タバコ使用の呼吸器系に与える影響についての新しいエビデンスを創生することを目的とする。
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| Outline of Annual Research Achievements |
加熱式タバコから生じるエアロゾルは従来の燃焼式タバコ煙よりも既知の有害物質の含有が少なく安全な製品と考えられ、若者を中心に急速に普及しているが、主成分は電子タバコと同様にプロピレングリコールとグリセオールであり、電子タバコにおける既知の知見から安全性には疑問が残る。また、長期間曝露による呼吸器系をはじめとする生体への影響は不明である。そこでわれわれは、従来使用していた慢性タバコ煙曝露に関する肺傷害の解析システムを加熱式タバコに応用し、加熱式タバコの長期曝露が生体に与える影響について検討を行った。具体的には、マウスにIQOSエアロゾルを6カ月間曝露させた結果、燃焼式タバコと同等の肺気腫を生じ、その機序としてアポトーシスが深く関与していることを見出した。さらに、IQOSエアロゾルの主要成分であるプロピレングリコール(PG)やグリセロール(Gly)をヒト小気道上皮細胞(SAECs)に曝露したところ、とりわけPG曝露において、SAECsに対するDNA障害や細胞増殖の抑制、さらにアポトーシス誘導性が明らかとなり、それらはCOPD患者由来のSAECsにおいてより強調されることを見出した。
またわれわれは、マウスへの加熱式タバコエアロゾル曝露実験において、マウス肺のマイクロCTによる時系列変化を観察しているが、加熱式タバコと燃焼式タバコの肺気腫形成のタイムコースに相違がみられており、これらを詳細に解析することで、近い将来臨床的に問題となることが懸念される加熱式タバコの長期使用による肺気腫の発症予想と対策に寄与する結果が得られるものと考えている。
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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
本研究課題のうち、マウスに対する慢性タバコ煙および加熱式タバコエアロゾル曝露実験に関しては、加熱式タバコによる肺気腫形成機序の詳細な解明を行い、すでにAmerican Journal of Physiology Lung Cellular and Molecular Physiology誌に論文が掲載となっている。さらに、ヒト小気道上皮細胞を用いたin vitro研究についても、プロピレングリコールによるヒト小気道上皮細胞に対する傷害性という新規知見が得られ、Respiratory Research誌に論文発表をすることができた。一連の実験を支えているタバコ煙曝露装置SG-300については、製造元である柴田科学との連携が継続され、定期的なメンテナンスを実施することができており、実験を計画的に進捗することができた。以上の理由から本研究は概ね順調に進展していると考える。
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| Strategy for Future Research Activity |
本研究課題で得られたこれまでの結果から、IQOSをはじめとする加熱式タバコの長期使用にともない、従来のタバコと同様の肺気腫病態が生じることが示唆されるが、肺気腫に至るメカニズムやタイムコースは従来のタバコと加熱式タバコでは異なる可能性が考えられる。今後、マウスを用いた曝露実験を追加施行し、マウス肺組織の詳細な時系列解析を行うことで、加熱式タバコによる肺気腫の発症様式が燃焼式タバコとどのように異なるのかを明らかにし、さらに、これまでのin vitro研究に基づき、気道上皮細胞に焦点を当てた詳細な解析により、肺気腫発症メカニズムの違いの解明を目指す。
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Report
(3 results)
Research Products
(9 results)
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[Presentation] Exposure to the Heated Tobacco Product IQOS Generates Apoptosis-Mediated Pulmonary Emphysema in Mice Lungs2021
Author(s)
Naoko Nitta, Tadashi Sato, Moegi Komura, Hitomi Yoshikawa, Yohei Suzuki, Aki Mitsui, Eriko Kuwasaki, Fumiyuki Takahashi, Yuzo Kodama, Kuniaki Seyama, Kazuhisa Takahashi.
Organizer
American Thoracic Society International Conference 2021
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[Presentation] Exposure to the heated tobacco product IQOS generates apoptosis-mediated pulmonary emphysema in murine lungs2021
Author(s)
Naoko Arano Nitta, Tadashi Sato, Moegi Komura, Hitomi Yoshikawa, Yohei Suzuki, Aki Mitsui, Eriko Kuwasaki, Fumiyuki Takahashi, Yuzo Kodama, Kuniaki Seyama, Kazuhisa Takahashi
Organizer
The 25th Congress of the Asian Pacific Society of Respirology: APSR 2021
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