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化学物質のシグナルかく乱作用を基にした新規in vitro催奇形性評価原理の解明

研究課題

研究課題/領域番号 23K25021
補助金の研究課題番号 22H03767 (2022-2023)
研究種目

基盤研究(B)

配分区分基金 (2024)
補助金 (2022-2023)
応募区分一般
審査区分 小区分64010:環境負荷およびリスク評価管理関連
研究機関国立医薬品食品衛生研究所

研究代表者

大久保 佑亮  国立医薬品食品衛生研究所, 毒性部, 室長 (80596247)

研究分担者 福田 淳二  横浜国立大学, 大学院工学研究院, 教授 (80431675)
中島 芳浩  国立研究開発法人産業技術総合研究所, 生命工学領域, 研究グループ長 (10291080)
平林 容子  国立医薬品食品衛生研究所, 安全性生物試験研究センター, センター長 (30291115)
研究期間 (年度) 2022-04-01 – 2025-03-31
研究課題ステータス 交付 (2024年度)
配分額 *注記
17,160千円 (直接経費: 13,200千円、間接経費: 3,960千円)
2024年度: 8,450千円 (直接経費: 6,500千円、間接経費: 1,950千円)
2023年度: 5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円)
2022年度: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円)
キーワード催奇形性 / 化学物質 / シグナルかく乱 / 多色リアルタイム発光測定 / in vitro試験法 / リアルタイムルシフェレースアッセイ / 動物実験代替法
研究開始時の研究の概要

胎児に不可逆的な影響を与える化学物質による催奇形性は、適切に評価されなければならない。しかしながら、現行の動物を用いた催奇形性試験は、種差による検出感度の低さゆえに人的・時間的・金銭的コストがかかる。そのため、長年使用されてきた化学物質や低生産量の化学物質は、十分に催奇形性が評価されないまま使用されているのが現状である。この本研究では、胎児が少数のシグナル伝達の相互作用により精巧に形作られることに着目し、動物を用いた催奇形性試験とは体系的に異なる、ヒトiPS細胞を用いた高精度かつ網羅的な独自のin vitro催奇形性検出機構を見出す。

研究実績の概要

現行の動物を用いた催奇形性試験は、種差による検出感度の低さゆえに人的・時間的・金銭的コストがかかる。そのために、ヒトの発生毒性を高精度かつハイスループットで評価可能なin vitro試験法の開発が期待されている。これまでに我々は胎児が少数のシグナル伝達の相互作用により精巧に形作られることに着目し、化学物質によるFGFシグナルのかく乱作用の動的変化に基づいた、ヒトiPS細胞を用いた新規のin vitro催奇形性検出法を開発してきた。本法はリアルタイムルシフェレースアッセイを用いて、FGFシグナルのかく乱作用を評価することで、高い正確度とスループット性を実現している。本研究では、試験法の検出感度の向上及び分子機構の解明を目的としている。
本年度は、昨年樹立したWntシグナルのかく乱作用を基にした発生毒性試験法を開発した。まず、FGF-SRFシグナルと比較しWnt-TCF/LEFシグナルのレポーターはリガンド刺激による発光強度が低いことが明らかになった。次に、既知の発生毒性物質を用いてWnt-TCF/LEFシグナルのかく乱作用を計測したところ、 FGF-SRFシグナルを大きく増強する化学物質ではシグナルかく乱作用を検出可能であるが、弱い増強作用もしくは抑制作用を持つ化学物質ではシグナルかく乱作用は検出できなかった。また、複数の化学物質適用による、時系列のRNA-Seqデータを取得した。さらに、リアルタイム発光測定による化学物質のシグナルかく乱作用の検出プロトコルを決定した。

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

本年度は、昨年樹立したシグナルレポーター細胞株のうち、Wntシグナルを先行して、試験法を開発した。また、時系列のRNA-Seqデータの取得も進めている。重要なこととして、リアルタイム発光測定装置を用いた試験系のプロトコルを決定し、従来法と比較し高い再現性を示す試験法の開発に成功した。当初の計画通りの成果を得ていることから、「(2)順調に進展している。」とした。

今後の研究の推進方策

今後は、リアルタイム発光測定装置を用いた試験系のプロトコルを用い、FGF-SRFシグナルのかく乱作用を中心に、発生毒性試験法の確立を目指し、ECVAM(欧州代替法バリデーションセンター) validation study on in vitro embryotoxicity tests (Genschow et al., 2002)に記載されている化学物質18種類+陰性物質5種類を、連続したリアルタイムルシフェレースアッセイにて評価する。また、引き続き複数の化学物質適用による、時系列のRNA-Seqデータを取得する。 膨大なデータからシグナルネットワークを抽出する解析は困難を極めているが、様々な研究者と協力しながら進めて行く。さらに、試験系の拡張を試みる。即ち、現在は未分化ヒトiPS細胞を用いているが、STEMCELL TechnologiesのSTEMdiffを用い、外胚葉、中胚葉、内胚葉における各シグナルのかく乱作用の検出を試みる。

報告書

(2件)
  • 2023 実績報告書
  • 2022 実績報告書
  • 研究成果

    (18件)

すべて 2024 2023 2022

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 1件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (16件) (うち国際学会 4件、 招待講演 7件)

  • [雑誌論文] 生細胞ルシフェラーゼアッセイを用いたFGFシグナルかく乱作用解析による発生毒性評価2023

    • 著者名/発表者名
      大久保 佑亮、福田 淳二
    • 雑誌名

      生化学 みにれびゅう

      巻: 95-2 ページ: 1-6

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [雑誌論文] Luciferase assay system to monitor fibroblast growth factor signal disruption in human iPSCs2022

    • 著者名/発表者名
      Kanno Seiya、Mizota Kashu、Okubo Yusuke、Kageyama Tatsuto、Yan Lei、Fukuda Junji
    • 雑誌名

      STAR Protocols

      巻: 3 号: 2 ページ: 101439-101439

    • DOI

      10.1016/j.xpro.2022.101439

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] シグナルかく乱作用のダイナミクスを基にした in vitro 発生毒性試験法2024

    • 著者名/発表者名
      大久保 佑亮
    • 学会等名
      「生殖発生毒性試験代替法の現状」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] ヒトiPS細胞を用いたシグナルかく乱作用のダイナミクスに基づく発生毒性試験法の開発2023

    • 著者名/発表者名
      大久保 佑亮
    • 学会等名
      幹細胞を用いた化学物質リスク情報共有化コンソーシアム2023年度年会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] シグナルかく乱作用のダイナミクスに基づくヒト発生毒性の評価法とその発達神経毒性への応用2023

    • 著者名/発表者名
      大久保 佑亮
    • 学会等名
      第63回日本先天異常学会学術集会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 生細胞リアルタイム発光システムを用いた高精度・ハイスループットな新規発生毒性試験法2023

    • 著者名/発表者名
      大久保 佑亮
    • 学会等名
      AMEDキャタリストユニット 第11回Top Runners in TRS.
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Developmental toxicity detection via dynamics of FGF-SRF signal disruption in human iPSC-based assay2023

    • 著者名/発表者名
      Yusuke Okubo
    • 学会等名
      13TH Global Summit on Regulatory Science (GSRS23) In-Person Annual conference
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] シグナルかく乱のリアルタイム計測を基にした in vitro 発生毒性試験2023

    • 著者名/発表者名
      大久保 佑亮
    • 学会等名
      第9 回 日本医療研究開発機構レギュラトリーサイエンス公開シンポジウムレギュラトリーサイエンスにおける動物試験代替法の発展~細胞培養技術の進化と展望~
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] DEVELOPMENTAL TOXICITY TEST USING HUMAN IPS CELLS BASED ON SIGNAL DISRUPTIONS INDUCED BY CHEMICAL SUBSTANCES2023

    • 著者名/発表者名
      Okubo Y., Mizota K., Shibata1 M., Ohara R., Kitajima S., Hirabayashi Y., Nakajima Y., Fukuda J.
    • 学会等名
      12th World Congress on Alternatives and Animal Use in the Life Sciences (WC12)
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] シグナル伝達のかく乱計測による発生毒性予測法の開発2023

    • 著者名/発表者名
      大久保 佑亮
    • 学会等名
      第50回日本毒性学会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] Developmental toxicity test using human iPS cells based on chemical induced signal disruption dynamics.2023

    • 著者名/発表者名
      Okubo Y., Mizota K., Shibata1 M., Hirabayashi Y., Nakajima Y., Fukuda J.
    • 学会等名
      The 56th Annual Meeting of the Japanese Society of Developmental Biologists
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] Establishment of developmental toxicity test based on the integration of FGF signal disruption effects for safety evaluation of drugs and chemicals using human iPS cells.2022

    • 著者名/発表者名
      Okubo Y., Kanno S., Kitajima S., Hirabayashi Y., Fukuda J
    • 学会等名
      ICCA-LRI & NITE Workshop.
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Establishment of developmental toxicity test based on the integration of FGF signal disruption effects for safety evaluation of drugs and chemicals using human iPS cells.2022

    • 著者名/発表者名
      Okubo Y., Kanno S. Kitajima S., Hirabayashi Y., Fukuda J.
    • 学会等名
      IUTOX XVIth International Congress of Toxicology, Maastricht, Netherlands.
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Establishment of developmental toxicity test based on the integration of FGF signal disruption effects for safety evaluation of drugs and chemicals using human iPS cells.2022

    • 著者名/発表者名
      Okubo Y., Kanno S. Kitajima S., Hirabayashi Y., Fukuda J.
    • 学会等名
      The 55th Annual Meeting of the Japanese Society of Developmental Biologist.
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] ヒトiPS細胞を用いたシグナル伝達かく乱作用のダイナミクスに基づく高精度かつ網羅的ヒト発生毒性試験法の開発.2022

    • 著者名/発表者名
      大久保 佑亮、 菅野 聖世、 北嶋 聡、 平林 容子、 福田 淳二
    • 学会等名
      第49回日本毒性学会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] ヒトiPS細胞を用いたシグナルかく乱作用のダイナミクスに基づく高精度・網羅的な発生毒性試験法の開発2022

    • 著者名/発表者名
      大久保 佑亮、 菅野 聖世、 北嶋 聡、 平林 容子、 福田 淳二
    • 学会等名
      日本動物実験代替法学会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] ヒトiPS細胞を用いたシグナルかく乱作用のダイナミクスに基づく高精度・網羅的な発生毒性試験法の開発.2022

    • 著者名/発表者名
      大久保 佑亮、 菅野 聖世、 北嶋 聡、 平林 容子、 福田 淳二
    • 学会等名
      第62回日本先天異常学会学術集会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] リアルタイム発光測定法を用いたシグナルかく乱作用のダイナミクス測定による医薬品の発生毒性の評価2022

    • 著者名/発表者名
      大久保 佑亮、溝田 華柊、平林 容子、中島 芳浩、福田 淳二
    • 学会等名
      第45回日本分子生物学会年会発生生物学会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書

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公開日: 2022-04-19   更新日: 2024-12-25  

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