| 研究課題/領域番号 |
21H04855
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| 研究種目 |
基盤研究(A)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
中区分58:社会医学、看護学およびその関連分野
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| 研究機関 | 産業医科大学 |
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研究代表者 |
森本 泰夫 産業医科大学, 産業生態科学研究所, 教授 (30258628)
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| 研究分担者 |
東 秀憲 産業医科大学, 産業生態科学研究所, 教授 (40294889)
和泉 弘人 産業医科大学, 産業生態科学研究所, 准教授 (50289576)
河井 一明 産業医科大学, 名誉教授、学長等, 名誉教授 (60161262)
竹下 潤一 国立研究開発法人産業技術総合研究所, エネルギー・環境領域, 主任研究員 (60574390)
森山 章弘 国立研究開発法人産業技術総合研究所, エネルギー・環境領域, 研究員 (60810140)
櫻井 和朗 北九州市立大学, 環境技術研究所, 特別研究員 (70343431)
望月 慎一 北九州市立大学, 国際環境工学部, 准教授 (10520702)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-05 – 2025-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2024年度)
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| 配分額 *注記 |
41,730千円 (直接経費: 32,100千円、間接経費: 9,630千円)
2024年度: 9,750千円 (直接経費: 7,500千円、間接経費: 2,250千円)
2023年度: 9,750千円 (直接経費: 7,500千円、間接経費: 2,250千円)
2022年度: 10,530千円 (直接経費: 8,100千円、間接経費: 2,430千円)
2021年度: 11,700千円 (直接経費: 9,000千円、間接経費: 2,700千円)
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| キーワード | 有機化学物質 / スクリーニング / 肺障害 / ポリアクリル酸 / 架橋型アクリル酸系高分子化合物 / 架橋型ポリアクリル酸系高分子化合物 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
物理化学的特性の異なるポリアクリル酸系高分子化合物を製造し、動物ばく露モデルや培養細胞試験にて肺障害やその機序を検討する。少なくとも1物質以上のポリアクリル酸系高分子化合物を製造し、物理化学的特性の評価を行い、吸入可能なサイズに調整する。同物質をラットに気管内注入（2用量）し、3日から6ヶ月の観察期間をおき、肺を含めた病態の検証、併せて病態に関わる遺伝子などの解析も行う。また、肺の異物処理に関わる細胞株にポリアクリル酸系高分子化合物に加え、細胞傷害を検討する。
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| 研究実績の概要 |
本試験において、物理化学的特性の異なるポリアクリル酸系高分子化合物を製造し、動物ばく露モデルや培養細胞にて肺障害やその機序を検討し、ｍRNA、エクソソーム内包情報伝達物質（microRNA）などの解析を介して肺障害に関与する責任遺伝子を見出すことを目的とする。そして、今回の試験で得られたデータと既知の化学物質の動物試験等からの知見やデータの再解析等を行い、機械学習などの手法を用いて肺傷害の各種病態の責任遺伝子等を同定し、総合的な病態・機序解析を行い、肺障害のスクリーニングシステムの開発をめざす。
今年度は、アクリル酸系高分子化合物の物理化学的特性による肺障害性の解明を目的に、昨年度に実施した架橋度の異なる3種類(架橋度０ ％、0.1 ％、5 ％)に加え、架橋度1 %のポリアクリル酸系高分子化合物1種と、アクリル酸のカルボキシル基をエチレングリコールに置換し合成した高分子化合物1種を用いて、ラットに気管内注入試験を実施している。それぞれ注入後、3日、1週間、1ヶ月、3ヶ月、6ヶ月後に解剖を実施しており、現在、経過を観察中であるが、架橋度の違いやカルボキシル基置換することで、肺炎症や肺傷害の変移が観察された。また昨年度実施したアクリル酸系高分子化合物とポリエチレングリコール(対照群)を投与したラットの血液によるメタボローム解析では、アクリル酸系高分子化合物で特異的に変化する代謝物がいくつか同定された。
動物試験により肺胞マクロファージがポリマーを貪食することを観察したので、蛍光ポリマーを合成して各種の培養細胞に添加した。マウスのマクロファージ系細胞（RAW 264.7およびMH-S）では蛍光ポリマーの貪食を確認したが、マウスの上皮系細胞（MLE-15）では貪食されなかった。各細胞の網羅的発現解析からポリマーの貪食に関わる候補遺伝子を3種類に絞り込んだ。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
動物を使用した解析の進捗状況：今年度は、予定通りに、物理化学的特性が測定された架橋度を変えたポリアクリル酸系高分子化合物1種とポリアクリル酸系高分子化合物のカルボキシル基をＰＥＧに置換させたポリマー1種を用いて、ラットの気管内に注入し、定期的に解剖を実施して、病理組織標本の作製と各種試料の保存を行った。これらの一部はすでに解析を終了し、並行して昨年度の試料についてもサイトカイン等の解析を進めており、架橋度の違いやカルボキシル基の置換により、肺炎症・線維化に関連があることを見出している。またポリアクリル酸系高分子化合物と肺障害性の低いポリエチレングリコールを気管内注入したラットの血清のメタボローム解析から、ポリアクリル酸系高分子化合物で特異的に変化する代謝物をいくつか見出した。
培養細胞株を用いた解析の進捗状況：蛍光ポリマーの貪食に関わる候補遺伝子を3種類に絞り込んだため、現在これら遺伝子をマウスの上皮系細胞に安定発現させるためのプラスミドを作製している。また、蛍光ポリマーを取り込んだマウスのマクロファージ系細胞に対して候補遺伝子の発現をsiRNAでノックダウン、あるいはCRISPR-Cas9でノックアウトするためのデザインを検討中である。
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| 今後の研究の推進方策 |
動物を使用した解析の推進：来年度は、昨年度、今年度で得られた試料の解析を継続し、これまで得られた気管支肺胞洗浄液中を使用し、エクソソーム内包情報伝達物質（microRNA）の解析を進め、肺障害に関与する遺伝子の検索を行う。
培養細胞株を用いた解析の推進：蛍光ポリマーの貪食に関わる3種類の候補遺伝子をマウスの上皮系細胞に安定発現させ、蛍光ポリマーを貪食するか解析する。各遺伝子にはスプライシングバリアントがあるため、取り込みが確認できた遺伝子については同様に各バリアントをマウスの上皮系細胞に安定的に発現させ、取り込みの有無を解析する。また、マウスのマクロファージ系細胞に対して候補遺伝子の発現を抑制させて、蛍光ポリマーの取り込みが低下するか解析する。これらの解析からポリマーを貪食に関わる遺伝子を同定する。
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