| 研究課題/領域番号 |
14J40107
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| 研究機関 | 国立研究開発法人 農業環境技術研究所 |
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研究代表者 |
村田 里美 国立研究開発法人 農業環境技術研究所, 有機化学物質研究領域, 特別研究員(RPD)
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| 研究期間 (年度) |
2014-04-25 – 2017-03-31
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| キーワード | ポリ塩化ビフェニル （PCB) / 水酸化ポリ塩化ビフェニル (OH-PCB) / PCB/OH-PCB分解菌 / 毒性評価 / PC12細胞 |
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| 研究実績の概要 |
前年度の研究ではPCBsと水酸化PCBs (OH-PCBs) を分解する微生物Sphingomonas sp. N-9株を分離し、本株がPCBsやOH-PCBsを分解する際代謝産物として安息香酸とヒドロキシ安息香酸をそれぞれ生成することを明らかにした。実際に微生物を用いてバイオレメディエーションを行うためには、微生物が分解・生成した代謝物質が安全かどうかを評価する必要がある。そこでN-9株がOH-PCBを分解した後の代謝産物の安全評価を行うため、PC12細胞を用いて毒性評価を行った。PC12細胞は神経細胞分化のモデルであり、PCBsを暴露すると細胞形態に異常を示すことが報告されている。そこで2種類のOH-PCBs (4-Hydroxy-3chlorobiphenylと4-Hydroxy-3,5-dichlorobiphenyl)とその代謝産物である水酸化安息香酸 (3-chloro-4-hydroxybenzoic acidと3,5-chloro-4-hydroxybenzoic acid)をそれぞれPC12細胞に暴露し、細胞毒性評価と細胞形態観察を行った。その結果OH-PCBsを暴露した細胞は濃度に比例して毒性影響が増加し、また細胞の異常伸長が確認された。一方、代謝産物である水酸化安息香酸を暴露した細胞の毒性影響はOH-PCBsに比べて低く、細胞の異常伸長も見られなかった。これらの結果からN-9株はOH-PCBsを水酸化安息香酸に変換することで毒性を低下させることが明らかになった。現在この手法が他のOH-PCBsにも応用できるか検討するため、20種類の1～6塩素OH-PCBsをPC12細胞に暴露し、イメージングサイトメーターを用いて細胞形態を数値化することで、OH-PCBsの毒性影響評価を行っている。
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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
本研究では、昨年度分離したSphingomonas sp. N-9株の微生物学的研究に加え、神経様細胞であるPC12細胞を用いて親物質のOH-PCBsとその代謝産物である水酸化安息香酸の安全評価を行った。これまで微生物による有害化学物質の分解研究は、親物質（有害化学物質）が分解され減少することのみ焦点を当てたものが大半であり、微生物により分解・代謝されることによって新たに生成された化学物質が安全であるかについては、ほとんど議論されてこなかった。本来バイオレメディエーションは浄化技術開発とその浄化技術の判定を行う毒性評価のセットで進めるべきであり、本研究が今までのバイオレメディエーション研究に一石を投じることができたと考えている。これらの成果は、国際学会、国内学会、招待講演、公開セミナー等で、発表する機会を持つことができた。特に1st International Caparica Conference on Pollutant Toxic Ions and Moleculesでは、Excellent Poster Presentation Awardを受賞することができたことから、この研究に対して高い評価を得られたと考えている。現在これらの研究をまとめて論文を投稿中である。（来年度は既に国際学会1回、国内学会2回の発表予定が決定している。）
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| 今後の研究の推進方策 |
①PC12細胞を用いた代謝産物の安全評価
前年度はPC12細胞の細胞形態と細胞毒性（乳酸デヒドロゲナーゼ活性：LDH測定）の影響評価を基に、2タイプのOH-PCBsの毒性評価を行うことに成功した。この手法が他のOH-PCBsにも応用できるか検討するため、20種類の1～6塩素OH-PCBsをPC12細胞に暴露し、イメージングサイトメーター （IN Cell Analyzer 2000, GEヘルスケアジャパン）を用いて細胞形態の数値化を行う。その中で顕著な細胞伸長が見られたOH-PCBsにおいては、暴露細胞からRNAを抽出し、マイクロアレイ実験を行う。OH-PCBsに特異的に発現する遺伝子（マーカー遺伝子）を見つけることで、細胞形態よりも簡便に毒性評価ができると考えている（LDH測定とイメージングサイトメーター実験については既に終了したので、データ解析に進む）。
②Sphingomonas sp. N-9株を用いた土壌分解試験
これまでの研究ではSphingomonas sp. N-9株がPCBsやOH-PCBsを分解して生成した代謝産物が安全である（低毒化される）ことを明らかにした。そこで本年度は実際にN-9株が土壌中のPCBsやOH-PCBsを分解するか検討を行う。始めにOH-PCBs（4-Hydroxy-3chlorobiphenyl；4OH-3CB）の模擬汚染土壌を作成し、N-9株の分解試験を行う。この際PCBs/OH-PCBsの抽出法の確立、菌体量、栄養条件、木質炭化資材の有無の検討を行う。N-9株により土壌中での4OH-3CB分解が確認された後、他のOH-PCBsやPCBsの土壌分解の検討を行う。
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