| 研究課題/領域番号 |
22K19678
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| 研究種目 |
挑戦的研究(萌芽)
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| 配分区分 | 基金 |
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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 | 国立研究開発法人国立環境研究所 |
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研究代表者 |
鈴木 武博 国立研究開発法人国立環境研究所, 環境リスク・健康領域, 主任研究員 (60425494)
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| 研究分担者 |
柳澤 利枝 国立研究開発法人国立環境研究所, 環境リスク・健康領域, 主幹研究員 (70391167)
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| 研究期間 (年度) |
2022-06-30 – 2025-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円)
2024年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
2023年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
2022年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
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| キーワード | ヒ素 / 妊娠期曝露 / DNAメチル化 / 後発影響 / 腸内細菌 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
有害物質に脆弱と考えられる胎児期の化学物質曝露が、すぐには顕在化せず成長後に疾患として影響が現れる「後発的疾患」を誘導するという実験的研究成果が次々と報告されている。後発的疾患の早期診断や予防医学の確立に向けて、メカニズム解明研究が盛んに行われているが、いまだ不明な点が多い。本研究では、胎児期のヒ素曝露により成長後に肝腫瘍が増加するという実験系を用い、血液及び糞便DNAの経時的な次世代シークエンス解析から、生後の環境要因による変化を乗り越えて持続する血液DNAメチル化変化及び腸内細菌叢変化を解析し、メカニズムに基づく新規予防医学の確立に向けた情報を提供する。
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| 研究実績の概要 |
2023年度は、妊娠8～18日まで85 ppmの亜ヒ酸ナトリウム (ヒ素、NaAsO2)を含む水を与えたC3Hマウス（ヒ素群）とヒ素を含まない水を与えたC3Hマウス（対照群）から生まれた仔を個体識別し、糞便と血液を採取しながら74週齢まで飼育した。74週齢で解剖し、肝腫瘍の有無を確認した。肝腫瘍が発症するグループと発症しないグループにわけ、それぞれの群で12週、33週、48週で採取しておいた糞便からDNAを抽出し、QIIME2を用いて16S rRNA解析をおこなった。また、糖代謝異常は肝腫瘍の発症と関連があるため、40週と56週でグルコース耐性試験をおこなった。肝腫瘍は、48週ではほとんど発症しないことを確認している。
グルコース耐性試験の結果、74週で腫瘍が発症するグループでは、40週においてヒ素群で耐糖能が低下していることがわかった。16S rRNA解析の結果、74週で腫瘍が発症するグループのヒ素群の特定の細菌は、12週において対照群と比較して有意に存在比が増加し、その変化は48週まで持続した。また、74週で腫瘍が発症するグループのヒ素群では、代謝性疾患との関連が報告されているリーキーガットに関連する細菌が48週で増加することがわかった。したがって、妊娠期ヒ素曝露による肝腫瘍増加には、腫瘍が発症する前段階からの糖代謝異常が関与することが示され、この影響には、腸内細菌叢の組成異常及びリーキーガットが一部寄与する可能性が示唆された。今後、血液のDNAメチル化解析もおこなう予定である。
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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
2023年度は、妊娠8～18日まで85 ppmの亜ヒ酸ナトリウム (ヒ素、NaAsO2)を含む水を与えたC3Hマウス（ヒ素群）とヒ素を含まない水を与えたC3Hマウス（対照群）から生まれた仔を個体識別し、糞便と血液を採取しながら74週齢まで飼育を終えた。糞便の16S rRNAのシークエンスによる腸内細菌叢解析の結果、74週で腫瘍が発症するグループのヒ素群では、腫瘍が発症していない週齢から、特定の腸内細菌叢の組成が変化していること、および耐糖能が低下していることなどを明らかにでき、おおむね順調に進展していると考えている。
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| 今後の研究の推進方策 |
2023年度も、妊娠8～18日まで85ppmのヒ素を含む水を与えたC3Hマウス（ヒ素群）とヒ素を含まない水を与えたC3Hマウス（対照群）から生まれた仔のサンプルで検討を続ける。また、孫世代のサンプルも採取しているため、孫世代のサンプルでも検討を行う予定である。DNAメチル化解析は、網羅的なメチル化解析法の1つであるReduced Representation Bisulfite Sequencing（RRBS）法で実施する。対照群に対してヒ素群でメチル化が10％以上上昇または低下したCpGをDifferentially Methylated Cytosine (DMC)とし、各CpGのannotation の付与はHomerで行う。糞便中腸内細菌叢は、16S rRNAのV4領域を次世代シーケンサーでシーケンスし、QIIME2を用いた相同性検索及び系統分類解析を実施する。これらの経時的な解析から、持続したDNAメチル化変化X及び腸内細菌叢変化Yを探索する。
以上から、生後の環境要因による変化を乗り越えて持続する血液DNAメチル化変化及び腸内細菌叢変化を解析し、胎児期ヒ素曝露による後発的肝がん発症の直接的なメカニズムの一端を解明し、メカニズムに基づく新規予防医学の確立に向けた情報を提供する。
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