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脳機能撹乱検出法・診断法の開発を起点としたシグナル毒性評価プラットフォームの創設

研究課題

研究課題/領域番号 23H00512
研究種目

基盤研究(A)

配分区分補助金
応募区分一般
審査区分 中区分63:環境解析評価およびその関連分野
研究機関北海道大学

研究代表者

池中 良徳  北海道大学, One Healthリサーチセンター, 教授 (40543509)

研究分担者 星 信彦  神戸大学, 農学研究科, 名誉教授 (10209223)
野見山 桂  愛媛大学, 沿岸環境科学研究センター, 准教授 (30512686)
杉尾 翔太  名古屋大学, 医学系研究科, 助教 (30825344)
石塚 真由美  北海道大学, 獣医学研究院, 教授 (50332474)
戸田 知得  熊本大学, 大学院生命科学研究部(医), 准教授 (70571199)
江口 哲史  千葉大学, 予防医学センター, 講師 (70595826)
池中 建介  大阪大学, 大学院医学系研究科, 助教 (70774058)
平野 哲史  富山大学, 学術研究部薬学・和漢系, 助教 (70804590)
研究期間 (年度) 2023-04-01 – 2027-03-31
研究課題ステータス 交付 (2025年度)
配分額 *注記
46,930千円 (直接経費: 36,100千円、間接経費: 10,830千円)
2025年度: 10,010千円 (直接経費: 7,700千円、間接経費: 2,310千円)
2024年度: 11,440千円 (直接経費: 8,800千円、間接経費: 2,640千円)
2023年度: 14,040千円 (直接経費: 10,800千円、間接経費: 3,240千円)
キーワードシグナル毒性 / 脳機能攪乱検出法 / 脳機能ネットワーク / イメージング / メタボローム
研究開始時の研究の概要

一部の化学物質は、脳内の受容体に作用する事で細胞の情報伝達を撹乱すシグナル毒性を示し、予期せぬ影響を引き起こす。本研究では、これまでの毒性試験では検出できなかった、シグナル毒性を起因とする脳機能ネットワーク撹乱を検出するため、新たなイメージング技術の確立を目指すと共に、高感度なバイオマーカーを開発する。また、臨床試験も併せて実施する事で、曝露やバイオマーカーのモニタリング手法や中毒診断法の確立を目指す。本研究では、これら1連の検出・診断技術をシグナル毒性評価プラットフォームとして、その創設を目指す。

研究実績の概要

一部の化学物質は、脳内の受容体に作用する事で細胞の情報伝達を撹乱すシグナル毒性を示し、予期せぬ影響を引き起こす。本研究では、これまでの毒性試験では検出できなかった、シグナル毒性を起因とする脳機能ネットワーク撹乱を検出するため、新たなイメージング技術の確立を目指すと共に、高感度なバイオマーカーを開発する。また、臨床試験も併せて実施する事で、曝露やバイオマーカーのモニタリング手法や中毒診断法の確立を目指す。本研究では、これら1連の検出・診断技術をシグナル毒性評価プラットフォームとして、その創設を目指す。
今年度は、脳機能ネットワークの撹乱を検出するため、in vivoイメージングを駆使した、新たな検出手法を開発に従事した。特に、Arc-Cre/ ERT2;Ai14トランスジェニックマウスを用いたイメージング手法を新たに立ち上げ、脳神経およびグリア細胞攪乱の観察のための新たな技術基盤の確立を試みた。また、3種の特徴的なメタボローム解析を実施し、有効なバイオマーカーを探索を試みた。トランスジェニックマウスを用いたイメージングでは、繁殖は成功したものの、マウスの系統管理に問題があり、ターゲットとする遺伝子が導入されたマウスを得る事が出来なかった。一方、メタボローム解析では、専用のLC/Q-TOF/MSを用いる事で、脳機能攪乱に対する新たなバイオマーカー候補の分子をいくつか同定する事が出来た。
臨床研究では、大阪大学大学院医学系研究科神経内科学講座が運営する神経疾患バイオバンクから対象とする試料の選定を開始している。また、北海道大学環境健康センターのコホート研究(北海道スタディー)からも候補の試料の選定を開始している。
海外研究については、ガーナの農村地域におけるサンプリングが完了し、人の尿サンプル1000サンプル以上を採取する事が出来た。現在、尿中の農薬成分の分析を開始した。

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

Arc-Cre/ ERT2;Ai14トランスジェニックマウスを用いたイメージング手法を新たに立ち上げ、脳神経およびグリア細胞攪乱の観察のための新たな技術基盤の確立を試みたが、マウスの系統の選別に時間が要してしてしまっている状況である。そこで、昨年度、新たなペアを搬入し、改めて系統の選別に試みている。
一方、毒性マーカーの探索は、メタボローム解析・リピドーム解析を中心に順調に進んでいる。新たにLC/Q-TOF/MS(Agilent 6456 LC/Q-TOF)が導入され、実質本研究に占有できる環境が整った。投与の有無により変動するマーカーを脳を中心に各臓器で探索を開始した。その結果、脳において、既にいくつかのマーカー候補が見つかっている。
臨床研究については、大阪大学大学院医学系研究科神経内科学講座が運営する神経疾患バイオバンクから対象とする試料の選定を開始している。また、北海道大学環境健康センターのコホート研究(北海道スタディー)からも候補の試料の選定を開始している。
海外研究については、ガーナの農村地域におけるサンプリングが完了し、人の尿サンプル1000サンプル以上を採取する事が出来た。現在、尿中の農薬成分の分析を開始した。

今後の研究の推進方策

昨年度に引き続き、化学物質による脳機能ネットワークの撹乱を検出するため、in vivoイメージングを駆使した、新たな検出手法を開発を継続する。系統の管理の問題のため、進捗が遅れている、Arc-Cre/ ERT2;Ai14トランスジェニックマウスを用いたイメージング手法を確立するとともに、メタボローム解析を引き続き実施していく。
また、臨床研究についても、選定した試料の分析を開始する。

報告書

(2件)
  • 2023 審査結果の所見   実績報告書
  • 研究成果

    (17件)

すべて 2023 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (8件) (うち国際共著 8件、 査読あり 8件、 オープンアクセス 5件) 学会発表 (6件) (うち国際学会 2件、 招待講演 2件) 学会・シンポジウム開催 (1件)

  • [国際共同研究] KNUST(ガーナ)

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [国際共同研究] Kasetsart Univbersity/Thammasat University(タイ)

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [雑誌論文] Surveys of eleven species of wild and zoo birds and feeding experiments in white-tailed eagles reveal differences in the composition of the avian gut microbiome based on dietary habits between and within species2023

    • 著者名/発表者名
      Kohei Ogasawara, Naoki Yamada, Shouta MM Nakayama, Yukiko Watanabe, Keisuke Saito, Akane Chiba, Yoshitake Uchida, Kaoru Ueda, Yasunori Takenaka, Kentaro Kazama, Mami Kazama, Junya Yamagishi, Hazuki Mizukawa, Yoshinori Ikenaka, Mayumi Ishizuka.
    • 雑誌名

      The Journal of Veterinary Medical Science

      巻: 85 号: 12 ページ: 1355-1365

    • DOI

      10.1292/jvms.23-0138

    • ISSN
      0916-7250, 1347-7439
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Status Report on Neonicotinoid Pollution in Japan: Emphasis on Human, Animal, and Environmental Health2023

    • 著者名/発表者名
      NIMAKO Collins、NAKAYAMA Shouta M. M.、YOHANNES Yared Beyene、IKENAKA Yoshinori、ISHIZUKA Mayumi
    • 雑誌名

      Environmental Monitoring and Contaminants Research

      巻: 3 号: 0 ページ: 69-91

    • DOI

      10.5985/emcr.20230004

    • ISSN
      2435-7685
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] A Comparative Genomic and Phylogenetic Investigation of the Xenobiotic Metabolism Enzymes of Cytochrome P450 in Elephants Shows Loss in CYP2E and CYP4A.2023

    • 著者名/発表者名
      Kanami Watanabe, Mitsuki Kondo, Yoshinori Ikenaka, Shouta M. M. Nakayama, Mayumi Ishizuka.
    • 雑誌名

      Animals

      巻: 13 号: 12 ページ: 1939-1939

    • DOI

      10.3390/ani13121939

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Association between chronic environmental lead (Pb) exposure and cytokines in males and females of reproductive age from Kabwe, Zambia.2023

    • 著者名/発表者名
      Andrew Kataba, Yared Beyene Yohannes, Hokuto Nakata, John Yabe, Haruya Toyomaki, Kaampwe Muzandu, Golden Zyambo, Yoshinori Ikenaka, Kennedy Choongo, Mayumi Ishizuka, Shouta MM Nakayama
    • 雑誌名

      Int. J. Environ. Res. Public Health.

      巻: 20 号: 8 ページ: 5596-5596

    • DOI

      10.3390/ijerph20085596

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Effects of Diazinon Exposure on Urinary Shedding of Leptospira interrogans Serogroup Hebdomadis in Mice2023

    • 著者名/発表者名
      Shinya So、Muthusinghe Devinda S.、Koizumi Nobuo、Yoshimatsu Kumiko、Nakayama Shouta M. M.、Ishizuka Mayumi、Ikenaka Yoshinori
    • 雑誌名

      Toxics

      巻: 11 号: 4 ページ: 361-361

    • DOI

      10.3390/toxics11040361

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Biological effects related to exposure to polychlorinated biphenyl (PCB) and decabromodiphenyl ether (BDE-209) on cats2023

    • 著者名/発表者名
      Khidkhan Kraisiri、Mizukawa Hazuki、Ikenaka Yoshinori、Nakayama Shouta M. M.、Nomiyama Kei、Yokoyama Nozomu、Ichii Osamu、Takiguchi Mitsuyoshi、Tanabe Shinsuke、Ishizuka Mayumi
    • 雑誌名

      PLOS ONE

      巻: 18 号: 1 ページ: e0277689-e0277689

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0277689

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Investigation of dichlorodiphenyltrichloroethane (DDT) on xenobiotic enzyme disruption and metabolomic bile acid biosynthesis in DDT-sprayed areas using wild rats2023

    • 著者名/発表者名
      MOTOHIRA Kodai、YOHANNES Yared Beyene、IKENAKA Yoshinori、EGUCHI Akifumi、NAKAYAMA Shouta MM、WEPENER Victor、SMIT Nico J、VAN VUREN Johan HJ、ISHIZUKA Mayumi
    • 雑誌名

      The Journal of Veterinary Medical Science

      巻: 85 号: 2 ページ: 236-243

    • DOI

      10.1292/jvms.22-0490

    • ISSN
      0916-7250, 1347-7439
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Sulfotransferases (SULTs), enzymatic and genetic variation in Carnivora: Limited sulfation capacity in pinnipeds2023

    • 著者名/発表者名
      Kondo Mitsuki、Ikenaka Yoshinori、Nakayama Shouta M.M.、Kawai Yusuke K.、Mizukawa Hazuki、Mitani Yoko、Nomyama Kei、Tanabe Shinsuke、Ishizuka Mayumi
    • 雑誌名

      Comparative Biochemistry and Physiology Part C Toxicology and Pharmacology

      巻: 263 ページ: 109476-109476

    • DOI

      10.1016/j.cbpc.2022.109476

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] ネオニコチノイド投与による脳内モノアミンの変動と行動2023

    • 著者名/発表者名
      平井杏梨、Yared Beyene Yohannes、Collins Nimako、丹場舞、野見山桂、江口哲史、星信彦、平野哲史、中山翔太、石塚真由美、池中良徳
    • 学会等名
      第2回環境化学物質3学会合同大会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 低濃度DDTが実験ラットの血漿ステロイドホルモンに及ぼす多世代影響の評価2023

    • 著者名/発表者名
      河田あおい、本平航大、ヤレド ベイェネ、中山翔太、池中良徳 、石塚真由美
    • 学会等名
      第2回環境化学物質3学会合同大会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 多世代曝露試験による低濃度ジクロロジフェニルトリクロロエタンとその代謝物の肝臓への影響評価2023

    • 著者名/発表者名
      本平航大、ヤレド ベイェネ、河田あおい、新坊弦也、水野雄貴、中山翔太、殷熙洙、石塚真由美、池中良徳
    • 学会等名
      第2回環境化学物質3学会合同大会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] Toxicity assesment of neonicotinoid-exposed mice using mass spectrometry2023

    • 著者名/発表者名
      Tomoya Koike, Anri Hirai, Kei Nomiyama, Akifumi Eguchi, Nobuhiko Hoshi, Tetsushi Hirano, Collins Nimako, Yared Beyene, Mai Tamba, Shouta M.M. Nakayama , Mayumi Ishizuka, Yoshinori Ikenaka
    • 学会等名
      7th International Chemical Hazard Symposium
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 北海道大学One Healthリサーチセンターの教育および研究活動の紹介2023

    • 著者名/発表者名
      池中良徳
    • 学会等名
      愛媛大学One Healthシンポジウム
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Evaluation of a highly sensitive analytical method for monoamine neurotransmitters using mass spectrometry ~Evaluation of neurotoxicity of neonicotinoid insecticides~2023

    • 著者名/発表者名
      Yoshinori Ikenaka, Anri Hirai, Ryo Yamazaki, Atsushi Kobayashi, Takashi Kimura, Kei Nomiyama, Shuuichi Shimma, Shouta M.M. Nakayama, Mayumi Ishizuka
    • 学会等名
      8th One Health Lecture Series: Enhance Scientific Collaboration for Healthier Society
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会・シンポジウム開催] 7th International Chemical Hazard Symposium2023

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書

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公開日: 2023-04-13   更新日: 2025-06-20  

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