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ヒトiPS細胞のミトコンドリア制御因子による新しい化学物質の神経毒性評価法の開発

研究課題

研究課題/領域番号 17K00576
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
研究分野 放射線・化学物質影響科学
研究機関一般社団法人日本薬理評価機構

研究代表者

山田 茂  一般社団法人日本薬理評価機構, 評価法開発センター, 客員研究員 (50508679)

研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
2019年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2018年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2017年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
キーワード化学物質 / 発達神経毒性 / iPS細胞 / ミトコンドリア / 神経分化 / ミクログリア / 炎症応答 / サイトカイン / Mfn / Mfn1 / 自己複製 / 環境 / 有害化学物質 / 細胞・組織 / 発生・分化
研究成果の概要

ヒト発達期に神経毒性が懸念される化学物質があり、安全性の評価は重要である。現在、ヒトにおける発達神経毒性は妊娠動物を用いて評価しているが、有用な評価マーカーはいまだ同定されていない。そこで発達期モデルとしてヒトiPS細胞を用いて、発達神経毒性が懸念される化学物質の検討を行った。その結果、ナノマテリアルAgNPsや抗がん剤5-FU曝露後に神経誘導すると神経分化マーカーPAX6の発現が低下することを見出した。さらに、分化抑制の要因としてミトコンドリア融合蛋白Mfnの分解を介したミトコンドリア機能異常であることを見出した。従って、Mfnは新しい安全性評価の標的として利用できることが示唆された。

研究成果の学術的意義や社会的意義

近年、子供の学習障害や自閉症などの発達障害が増加しており、その原因の一つとして発達期の環境中の化学物質の曝露が指摘されている。本研究では、ヒトiPS細胞を用いて新たな神経毒性評価マーカーとしてミトコンドリア機能蛋白質であるMfnを同定した。Mfn分解は異なる化学物質により共通で引き起こされるため、今後、発達毒性が懸念される化学物質のスクリーニングへの利用が期待できる。また、これまでヒトiPS細胞の神経分化メカニズムは不明な点が多かったが、本研究の過程でMfnが神経分化に関与する新規分化機構も見出した。今後、ミトコンドリアを介した分化メカニズムの解明により、幹細胞生物学に貢献できると考えられる。

報告書

(5件)
  • 2020 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2019 実施状況報告書
  • 2018 実施状況報告書
  • 2017 実施状況報告書
  • 研究成果

    (30件)

すべて 2021 2020 2019 2018 2017

すべて 雑誌論文 (8件) (うち国際共著 1件、 査読あり 8件、 オープンアクセス 4件) 学会発表 (21件) (うち国際学会 7件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] ヒトiPS細胞を用いた中枢神経系の安全性評価2021

    • 著者名/発表者名
      Tsunemoto Kazunobu、Yamada Shigeru、Kanda Yasunari
    • 雑誌名

      日本薬理学雑誌

      巻: 156 号: 2 ページ: 107-113

    • DOI

      10.1254/fpj.20097

    • NAID

      130007993026

    • ISSN
      0015-5691, 1347-8397
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Evaluation of Barrier Functions in Human iPSC-Derived Intestinal Epithelium2021

    • 著者名/発表者名
      Yamada Shigeru、Kanda Yasunari
    • 雑誌名

      Methods in Molecular Biology

      巻: 346 ページ: 1-9

    • DOI

      10.1007/7651_2021_346

    • ISBN
      9781071616727, 9781071616734
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Silver nanoparticles inhibits neural differentiation in human iPS Cells2019

    • 著者名/発表者名
      Yamada Shigeru、Yamazaki Daiju、Kanda Yasunari
    • 雑誌名

      Journal of Pharmacological and Toxicological Methods

      巻: 99 ページ: 106595-106595

    • DOI

      10.1016/j.vascn.2019.05.195

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Cryoprotectant-free cryopreservation of mammalian cells by superflash freezing2019

    • 著者名/発表者名
      Akiyama Yoshitake、Shinose Masato、Watanabe Hiroki、Yamada Shigeru、Kanda Yasunari
    • 雑誌名

      Proceedings of the National Academy of Sciences

      巻: 116 号: 16 ページ: 7738-7743

    • DOI

      10.1073/pnas.1808645116

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Retinoic acid promotes barrier functions in human iPSC-derived intestinal epithelial monolayers2019

    • 著者名/発表者名
      Yamada Shigeru、Kanda Yasunari
    • 雑誌名

      Journal of Pharmacological Sciences

      巻: 140 号: 4 ページ: 337-344

    • DOI

      10.1016/j.jphs.2019.06.012

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 5-Fluorouracil inhibits neural differentiation via Mfn1/2 reduction in human induced pluripotent stem cells2018

    • 著者名/発表者名
      Yamada Shigeru、Yamazaki Daiju、Kanda Yasunari
    • 雑誌名

      The Journal of Toxicological Sciences

      巻: 43 号: 12 ページ: 727-734

    • DOI

      10.2131/jts.43.727

    • NAID

      130007541019

    • ISSN
      0388-1350, 1880-3989
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Tributyltin Inhibits Neural Induction of Human Induced Pluripotent Stem Cells2018

    • 著者名/発表者名
      Yamada Shigeru、Kubo Yusuke、Yamazaki Daiju、Sekino Yuko、Nomura Yoko、Yoshida Sachiko、Kanda Yasunari
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 8 号: 1 ページ: 12155-12155

    • DOI

      10.1038/s41598-018-30615-2

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Silver nanoparticles inhibit neural induction in human induced pluripotent stem cells2018

    • 著者名/発表者名
      Yamada Shigeru、Yamazaki Daiju、Kanda Yasunari
    • 雑誌名

      Nanotoxicology

      巻: 12 号: 8 ページ: 836-846

    • DOI

      10.1080/17435390.2018.1481238

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] ヒトiPS細胞技術を用いたベンゾジアゼピン系薬物の統合的な安全性評価2021

    • 著者名/発表者名
      常本和伸、山田茂、諫田泰成
    • 学会等名
      第94回日本薬理学会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] レチノイン酸はiPS由来ヒト小腸上皮のバリア機能を促進する2021

    • 著者名/発表者名
      山田茂、諫田泰成
    • 学会等名
      第94回日本薬理学会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 微小電極アレイを用いたヒトiPS由来神経細胞の神経毒性評価2020

    • 著者名/発表者名
      山田茂、常本和伸、諫田泰成
    • 学会等名
      第47回日本毒性学会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Neurotoxicity assessment using microelectrode array recordings in human iPSC-derived neurons2020

    • 著者名/発表者名
      Yamada S, Tsunemoto K, Kanda Y
    • 学会等名
      ASCCT 9th Annual Meeting
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] ヒトiPS細胞を用いたマンガンの神経毒性評価2020

    • 著者名/発表者名
      常本和伸、山田茂、諫田泰成
    • 学会等名
      メタルバイオサイエンス研究会2020
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] iPS細胞技術を用いたヒト小腸オルガノイドの作製2020

    • 著者名/発表者名
      山田茂、諫田泰成
    • 学会等名
      第93回日本薬理学会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 銀ナノ粒子によるヒトiPS細胞の神経分化抑制2019

    • 著者名/発表者名
      山田茂、諫田泰成
    • 学会等名
      第46回日本毒性学会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] ヒトiPS細胞技術を用いた統合的な発達神経毒性評価法の開発2019

    • 著者名/発表者名
      山田茂、常本和伸、諫田泰成
    • 学会等名
      第5回次世代を担う若手のためのレギュラトリーサイエンスフォーラム
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] ヒトiPS細胞の神経分化能を指標にした発達神経毒性評価2019

    • 著者名/発表者名
      山田茂、山崎大樹、諫田泰成
    • 学会等名
      第92回日本薬理学会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] ヒトiPS細胞の神経分化に対する銀ナノ粒子曝露の影響2018

    • 著者名/発表者名
      山田茂、山崎大樹、諫田泰成
    • 学会等名
      メタルバイオサイエンス研究会2018
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Silver nanoparticles inhibit neural induction via mitochondrial dysfunction in human induced pluripotent stem cells2018

    • 著者名/発表者名
      Yamada Shigeru、Yamazaki Daiju、Kanda Yasunari
    • 学会等名
      Society for Neuroscience
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Developmental neurotoxicity evaluation using human iPS cells2018

    • 著者名/発表者名
      Yamada Shigeru、Yamazaki Daiju、Kanda Yasunari
    • 学会等名
      China TATT-Asia CA 2018
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Assessment of neurotoxicity of silver nanoparticles using human iPS cell-based platform2018

    • 著者名/発表者名
      Yamada Shigeru、Yamazaki Daiju、Kanda Yasunari
    • 学会等名
      Safety Pharmacology Society 2018
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] ヒトiPS細胞のミトコンドリア機能に基づく発達神経毒性の評価2018

    • 著者名/発表者名
      山田茂、山崎大樹、諫田泰成
    • 学会等名
      第4回次世代を担う若手のためのレギュラトリーサイエンスフォーラム
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Novel role of mitochondrial fusion factor Mfn1 in neural differentiation of human iPS cells2018

    • 著者名/発表者名
      Yamada Shigeru、Yamazaki Daiju、Kanda Yasunari
    • 学会等名
      18th World Congress of Basic and Clinical Pharmacology (WCP2018)
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] ミトコンドリアを介した新たな神経分化機構の解析2018

    • 著者名/発表者名
      山田茂、山崎大樹、諫田泰成
    • 学会等名
      第17回日本再生医療学会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] Novel mechanism of neural differentiation via mitochondrial factor Mfn1 in human iPS cells2018

    • 著者名/発表者名
      Shigeru Yamada, Daiju Yamazaki, Yasunari Kanda
    • 学会等名
      Keystone Symposia
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] ヒトiPS細胞の神経分化に対するトリブチルスズの影響2017

    • 著者名/発表者名
      山田茂、山崎大樹、諫田泰成
    • 学会等名
      第44回日本毒性学会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] ヒトiPS細胞の神経分化に対するクロルピリホス曝露の影響2017

    • 著者名/発表者名
      山田茂、山崎大樹、諫田泰成
    • 学会等名
      第136回日本薬理学会関東部会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] ヒトiPS細胞の神経分化能を指標にした発達神経毒性評価系の開発2017

    • 著者名/発表者名
      山田茂、山崎大樹、諫田泰成
    • 学会等名
      第3回次世代を担う若手のためのレギュラトリーサイエンスフォーラム
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] Development of human iPS cell-based platform for developmental neurotoxicity testing2017

    • 著者名/発表者名
      Shigeru Yamada, Daiju Yamazaki, Yasunari Kanda
    • 学会等名
      Safety Pharmacology Society
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [図書] ヒトiPS細胞を用いた医薬品の副作用予測法の開発と国際標準化2019

    • 著者名/発表者名
      佐塚文乃、山田茂、山崎大樹、諫田泰成
    • 総ページ数
      10
    • 出版者
      技術情報協会
    • ISBN
      9784861047374
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書

URL: 

公開日: 2017-04-28   更新日: 2022-01-27  

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