海洋プラスチック粒子は食物アレルギーのリスクファクターになるか？

• 研究課題/領域番号: 21K19083
• 研究種目: 挑戦的研究(萌芽)
• 配分区分: 基金
• 審査区分: 中区分38:農芸化学およびその関連分野
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 武村 直紀 大阪大学, 大学院薬学研究科, 准教授 (50648699)
• 研究期間 (年度): 2021-07-09 – 2023-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2022年度)
• 配分額: 6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円); 2022年度: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円); 2021年度: 3,510千円 (直接経費: 2,700千円、間接経費: 810千円)
• キーワード: プラスチック / アレルギー / 粒子 / 細胞死 / バリア / 微粒子

研究開始時の研究の概要

近年、海洋プラスチック汚染が世界的な問題となっている。廃棄プラスチックが海に流出すると、海洋を漂う間に外的刺激の影響でマイクロレベル以下のものへと細片化する。これらが、ときに表面に有害物質を吸着し、海洋生物による生物濃縮を介して人体に入った際に起こす未知の健康被害について危惧され始めている。消化管は人体で最大の免疫組織であり、経口摂取した異物によって誘導された免疫応答は、消化管ひいては全身へと影響する。本研究では、プラスチック粒子が消化管の免疫機能を刺激して食物アレルギーを引き起こすリスクファクターになると仮定し、評価系の確立、疾患発症機序の解明、さらに治療薬となる候補化合物の探索を行う。

研究成果の概要

近年では、環境中に流出した廃棄プラスチックが細片化し、海洋や大気中を漂っている。人体がこれらに接触した場合に、健康被害が生じるのではないかと危惧されている。本研究では、プラスチック粒子が食物アレルギーのリスクファクターになると仮定して解析し、主に①―④の結果を得た。①マウスにプラスチック粒子と抗原を経口投与し続けたところ、抗原特異的なIgG抗体やIgE抗体の産生が亢進する傾向が見られた。②プラスチック粒子は肥満細胞を傷害して顆粒成分の放出を誘導した。③プラスチック粒子は皮膚上皮細胞を傷害し、炎症性サイトカインの放出を誘導した。④プラスチック粒子による細胞傷害を抑制する化合物を得た。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究にて得られた結果は、プラスチック粒子が免疫細胞ないし上皮細胞を傷害してアレルギー応答を増強する可能性を示した。また、その応答を化合物処理で抑え得ることも分かった。食物アレルギーを含め、アレルギー疾患は今や我が国で国民病と言われ、患者数は増加の一途を辿っている。その潜在的要因の１つとして、環境中に遍満しているプラスチック粒子が関与しているかについては、慎重に解析を重ねて議論せねばならないが、本研究の成果は並行してプラスチック粒子がアレルギーを亢進させる機序の詳細解析や、対策の確立を進める必要があることを示唆するものである。本研究の成果が端緒となり、基礎・応用研究が発展することが望まれる。

研究成果

• [雑誌論文] Oridonin suppresses particulate-induced NLRP3-independent IL-1α release to prevent crystallopathy in the lung. (2022)
  • 著者名/発表者名: Ikoma K, Takahama M, Kimishima A, Pan Y, Taura M, Nakayama A, Arai M, Takemura N, Saitoh T.
  • 雑誌名: Int Immunol. 巻: 34 号: 10 ページ: 493-504
  • DOI: 10.1093/intimm/dxac018
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Nanaomycin E inhibits NLRP3 inflammasome activation by preventing mitochondrial dysfunction (2022)
  • 著者名/発表者名: Matsui Yudai、Takemura Naoki、Shirasaki Yoshitaka、Takahama Michihiro、Noguchi Yoshihiko、Ikoma Kenta、Pan Yixi、Nishida Shuhei、Taura Manabu、Nakayama Akiyoshi、Funatsu Takashi、Misawa Takuma、Harada Yoshie、Sunazuka Toshiaki、Saitoh Tatsuya
  • 雑誌名: International Immunology 巻: 34 号: 10 ページ: 505-518
  • DOI: 10.1093/intimm/dxac028
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] パイロトーシスによる自然炎症とその制御―オルガネラを標的とする新たな抗炎症薬の開発 (2022)
  • 著者名/発表者名: 武村直紀，齊藤達哉
  • 雑誌名: 医学のあゆみ 巻: 283 ページ: 455-462
• [雑誌論文] Nociceptor-derived Reg3γ prevents endotoxic death by targeting kynurenine pathway in microglia (2022)
  • 著者名/発表者名: Sugisawa Erika、Kondo Takeshi、Kumagai Yutaro、Kato Hiroki、Takayama Yasunori、Isohashi Kayako、Shimosegawa Eku、Takemura Naoki、Hayashi Yoshinori、Sasaki Takuya、Martino Mika?l M.、Tominaga Makoto、Maruyama Kenta
  • 雑誌名: Cell Reports 巻: 38 号: 10 ページ: 110462-110462
  • DOI: 10.1016/j.celrep.2022.110462
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Macrophage Response Driven by Extracellular ATP (2021)
  • 著者名/発表者名: Wang J, Takemura N, Saitoh T.
  • 雑誌名: Ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ ＆ Ｐｈａｒｍａｃｅｕｔｉｃａｌ Ｂｕｌｌｅｔｉｎ 巻: 44 号: 5 ページ: 599-604
  • DOI: 10.1248/bpb.b20-00831
  • NAID: 130008033237
  • ISSN: 0918-6158, 1347-5215
  • 年月日: 2021-05-01
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Orally desensitized mast cells form a regulatory network with Treg cells for the control of food allergy. (2021)
  • 著者名/発表者名: Takasato Y, Kurashima Y, Kiuchi M, Hirahara K, Murasaki S, Arai F, Izawa K, Kaitani A, Shimada k, Saito Y, Toyoshima S, Nakamura M, Fujisawa K, Okayama Y, Kunisawa J, Kubo M, Takemura N, Uematsu S, Akira S, Kitaura J, Takahashi T, Nakayama T, Kiyono H
  • 雑誌名: Mucosal Immunol 巻: 14 号: 3 ページ: 640-651
  • DOI: 10.1038/s41385-020-00358-3
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] PRRを介した炎症反応における細胞骨格の役割 (2021)
  • 著者名/発表者名: 田浦学, 武村直紀, 齊藤達哉
  • 雑誌名: 臨床免疫・アレルギー科 巻: 76 ページ: 614-621
• [学会発表] インフラマソーム非依存的パイロトーシスに起因する微粒子疾患とその制御 (2023)
  • 著者名/発表者名: 武村直紀
  • 学会等名: 日本薬学会 第143年会
  • 招待講演
• [学会発表] 刺激性微粒子による炎症応答を阻害する生薬由来化合物の解析 (2022)
  • 著者名/発表者名: 生駒健太，武村直紀，齊藤達哉
  • 学会等名: 第21回・次世代を担う若手のためのファーマ・バイオフォーラム2022
• [学会発表] 環境中微粒子がもたらす炎症性疾患とその制御 (2022)
  • 著者名/発表者名: 武村直紀
  • 学会等名: 第29回日本免疫毒性学会学術年会
  • 招待講演
• [学会発表] パイロトーシスを標的とする新たな機序で働く抗炎症薬の開発 (2022)
  • 著者名/発表者名: 武村直紀，生駒健太，松井裕大，齊藤達哉
  • 学会等名: 第72回日本薬学会関西支部総会・大会
• [学会発表] Nanaomycin E inhibits NLRP3 inflammasome activation by preventing mitochondrial dysfunction (2022)
  • 著者名/発表者名: Naoki Takemura, Tatsuya Saitoh
  • 学会等名: 第51回日本免疫学会学術集会
• [学会発表] 刺激性微粒子による炎症応答を阻害する生薬由来化合物の解析 (2022)
  • 著者名/発表者名: 生駒健太，武村直紀，田浦学，君嶋敦，荒井雅吉，齊藤達哉
  • 学会等名: 日本薬学会 第142年会
• [学会発表] インフラマソームの活性化を阻害するプロスタグランジン類の解析 (2022)
  • 著者名/発表者名: 武村直紀，西田周平，田浦学，齊藤達哉
  • 学会等名: 日本薬学会 第142年会
• [学会発表] Nanaomycin類化合物はイミキモド誘導性乾癬を抑制する (2022)
  • 著者名/発表者名: 松井裕大，武村 直紀，田浦 学，齊藤 達哉
  • 学会等名: 日本薬学会 第142年会
• [学会発表] 抗炎症作用を有する新規化合物の腸炎制御剤としての活性評価 (2021)
  • 著者名/発表者名: 東優一，森田明典，西山祐一，村田貴嗣，酒井杏樹，金井昭教，谷本大河，坂井卓磨，中田健也，武村直紀，齊藤達哉，稲葉俊哉，椎名勇
  • 学会等名: 日本Cell Death学会第29回学術集会
• [学会発表] 免疫調節作用を有する新規化合物は亜全身照射による腸死を防ぐ (2021)
  • 著者名/発表者名: 谷本大河，森田明典，西山祐一，村田貴嗣，酒井杏樹，金井昭教，東優一，國井大誓，坂井卓磨，貞富凌，王冰，下川卓志，中田健也，武村直紀，齊藤達哉，稲葉俊哉，椎名勇
  • 学会等名: 日本放射線影響学会第 64 回大会
• [学会発表] インフラマソームの活性化を阻害するプロスタグランジン類の解析 (2021)
  • 著者名/発表者名: 西田周平，武村直紀，田浦学，齊藤達哉
  • 学会等名: 第71回日本薬学会関西支部大会
• [学会発表] 刺激性微粒子により誘導される細胞死の解析 (2021)
  • 著者名/発表者名: 生駒健太，武村直紀，田浦学，小迫英尊，齊藤達哉
  • 学会等名: 第71回日本薬学会関西支部大会
• [学会発表] 極小微粒子により誘導される炎症応答を阻害する化合物の探索 (2021)
  • 著者名/発表者名: 潘逸羲，武村直紀，齊藤達哉
  • 学会等名: 第71回日本薬学会関西支部大会
• [学会発表] Nanaomycin類化合物はイミキモド誘導性乾癬を抑制する (2021)
  • 著者名/発表者名: 武村直紀，松井裕大，田浦学，齊藤達哉
  • 学会等名: 第71回日本薬学会関西支部大会
• [学会発表] 微粒子による現代病を防ぐ延命草茶成分Oridoninの解析 (2021)
  • 著者名/発表者名: 生駒健太, 武村直紀
  • 学会等名: 日本食品免疫学会 第17回学術大会
• [学会発表] Oridonin as a potential therapeutic agent for microparticle-induced inflammatory diseases (2021)
  • 著者名/発表者名: Naoki Takemura, Manabu Taura, Tatsuya Saitoh
  • 学会等名: 第50回日本免疫学会学術集会
• [備考] 大阪大学 大学院薬学研究科 生体応答制御学分野 HP
  • URL: https://saitohtatsuya.wixsite.com/saitohlab