酸化ストレスによる発がんの指標となる突然変異の特性：突然変異ホットスポットの同定

2018 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 16H05109
• 研究機関: 国立研究開発法人国立環境研究所
• 研究代表者: 青木 康展 国立研究開発法人国立環境研究所, 環境リスク・健康研究センター, フェロー (20159297)
• 研究分担者: 續 輝久 福岡歯科大学, 口腔歯学部, 客員教授 (40155429) ; 大野 みずき 九州大学, 医学研究院, 助教 (70380524)
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2019-03-31
• キーワード: 変異原物質 / 酸化ストレス / 発がん / リスク評価 / 体内変異原性

研究実績の概要

昨年までの検討の結果、突然変異検出用遺伝子導入マウスgpt deltaマウスに酸化ストレス誘導剤・臭素酸カリウムを90日間経口投与すると、小腸において、gpt遺伝子の406番塩基GのTへの置換(G>T)が0.6 g/Lの用量で検出された。この周辺の塩基配列はTGAAであるが、G>Tは8-oxo-Gの生成を特徴付ける突然変異であり、この配列でのG>Tは臭素酸カリウムが誘発する小腸腫瘍でも検出された。TAGG配列での8-oxo-Gの生成が腫瘍発生の原因である可能性が考えられた。gpt deltaマウスに0.6および2 g/Lの用量で臭素酸カリウムを4週間投与したところ、406番塩基での8-oxo-G生成が、谷口ら（Angew Chem Int Ed Engl. 2015;54:5147-51）が開発したprimer extension法を用いて検出された。G>Tが発生する用量での8-oxo-G生成が確認され、8-oxo-Gの生成が腫瘍発生の原因となる可能性を示す知見を初めて得ることができた。
昨年までに、DNAミスマッチ修復酵素であるMsh2遺伝子の欠損マウスとgpt deltaマウスを交配したMsh2-KO gpt deltaマウス、および同様の突然変異検出用マウスであるrpsL Tgマウスから作出したMsh2-KO rpsL Tgマウスに、臭素酸カリウムを1.5 g/Lの用量で4週間経口投与し、小腸における突然変異のスペクトルを解析した。その結果、両方のマウスでA塩基の連続配列での一塩基フレームシフト変異が共に高頻度に検出された。この突然変異はMsh2遺伝子の欠失を特徴付ける突然変異のホットスポットであることが明らかになった。
Msh2遺伝子およびgpt遺伝子導入の位置は共に17番染色体であるため、17番染色体上で相同組換えが発生している可能性があった。次世代シークエンサーにより全ゲノム解析を行ったところ、Msh2遺伝子とgpt遺伝子は共に17番染色体上に存在しており、予想通りの相同組換えの発生が確認された。

現在までの達成度 (段落)

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] Mutant Frequency is not Increased in Mice Orally Exposed to Sodium Dichromate (2019)
  • 著者名/発表者名: Aoki Y., Matsumoto M., Matsumoto M., Masumura K., Nohmi T.
  • 雑誌名: Food and Safety 巻: 7 ページ: 2-10
  • DOI: http://dx.doi.org/10.14252/foodsafetyfscj.2018014
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Differential genomic destabilisation in human cells with pathogenic MSH2 mutations by genome editing (2019)
  • 著者名/発表者名: Hayashida, G., Shioi, S., Hidaka, K., Fujikane, R., Hidaka, M., Tsurimoto, T., Tsuzuki, T., Oda, S., Nakatsu, Y.
  • 雑誌名: Experimental Cell Research 巻: 377 ページ: 24-35
  • DOI: https://doi.org/10.1016/j.yexcr.2019.02.020
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] ROS control in human iPS cells reveals early events in spontaneous carcinogenesis (2019)
  • 著者名/発表者名: Oka, S., Hayashi, M., Taguchi, K., Hidaka, M., Tsuzuki, T., Sekiguchi, M.
  • 雑誌名: Carcinogenesis 巻: 印刷中 ページ: 印刷中
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Spontaneous de novo germline mutations in humans and mice: rates, spectra, causes and consequences (2019)
  • 著者名/発表者名: Ohno, M.
  • 雑誌名: Genes & Genetic Systems 巻: 94 ページ: 13-22
  • DOI: https://doi.org/10.1266/ggs.18-00015
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Estimation of long-term dietary exposure to acrylamide of the Japanese peop (2018)
  • 著者名/発表者名: Kawahara J., Imaizumi Y., Kuroda K., Aoki Y., Suzuki N.
  • 雑誌名: Food Additives & Contaminants: Part A 巻: 35 ページ: 1689-1702
  • DOI: http://dx.doi.org/10.1080/19440049.2018.1484179
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Change over time of the mutagenicity in the lungs of gpt delta transgenic mice by extract of airborne particles collected from ambient air in the Tokyo metropolitan area (2018)
  • 著者名/発表者名: Aoki Y., Nakajima H., Matsumoto M., Yagishita M., Matsumoto M., Yanagisawa R., Goto S., Masumura K., Nohmi T.
  • 雑誌名: Genes and Environment 巻: 40(25) ページ: -
  • DOI: https://doi.org/10.1186/s41021-018-0113-4
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Analysis of de novo germline genome mutations (2018)
  • 著者名/発表者名: Ohno, M.
  • 雑誌名: Impact 巻: 2018 ページ: 63-65
  • DOI: https://doi.org/10.21820/23987073.2018.3.63
  • オープンアクセス
• [学会発表] 大気中に存在する多環芳香族炭化水素の健康リスク評価の考え方 (2019)
  • 著者名/発表者名: 青木康展
  • 学会等名: 日本薬学会第139年会
  • 招待講演
• [学会発表] In vivo mutagenicity of airborne particles in an urban area (2018)
  • 著者名/発表者名: Aoki Y.
  • 学会等名: 日本環境変異原学会第47回大会
  • 招待講演
• [学会発表] アルキル化DNA損傷により誘導されるミスマッチ修復因子依存的なPCNAの修飾 (2018)
  • 著者名/発表者名: 林田元気、日高京子、藤兼亮輔、日高真純、續輝久、釣本敏樹、中津可道
  • 学会等名: 第41回日本分子生物学会年会
• [学会発表] 高感度変異検出をめざした多能性幹細胞におけるミューテーター株の作製 (2018)
  • 著者名/発表者名: 日高京子、林田元気、日高真純、大野みずき、續輝久、中津可道
  • 学会等名: 第41回日本分子生物学会年会
• [学会発表] 生殖細胞ゲノム変異の発生原因と遺伝情報維持を担う分子機: Causes of de novo germline mutation and molecular mechanisms of genome integrity (2018)
  • 著者名/発表者名: 大野みずき, 鷹野典子, 作見邦彦
  • 学会等名: 第41回日本分子生物学会年会
• [学会発表] ミトコンドリア呼吸鎖複合体不全によるヒトiPS細胞由来がん細胞モデル (2018)
  • 著者名/発表者名: 岡素雅子、林道夫、續輝久、関口睦夫
  • 学会等名: 第41回日本分子生物学会年会
• [学会発表] DNA修復とアポトーシス誘導を欠失したヒトiPS細胞における発がん初期過程の解析 (2018)
  • 著者名/発表者名: 林道夫、岡素雅子、橋口一成、日高真純、續輝久、梅津桂子、関口睦夫
  • 学会等名: 第41回日本分子生物学会年会
• [学会発表] ゲノム編集を用いて有害なMSH2変異を導入したヒト細胞におけるリピート配列の特異な不安定性 (2018)
  • 著者名/発表者名: 織田信弥、林田元気、日高京子、藤兼亮輔、日高真純、續輝久、中津可道
  • 学会等名: 第41回日本分子生物学会年会
• [学会発表] ミスマッチ修復欠損マウスにおける体細胞および生殖細胞自然突然変異の解析 (2018)
  • 著者名/発表者名: 大野みずき, 鷹野典子, 中津可道, 續輝久
  • 学会等名: 日本放射線影響学会第６1回大会
• [学会発表] 学内の日本人学生の放射線に対する意識の変遷と外国人の放射線業務従事者の放射線についての知識の現状 (2018)
  • 著者名/発表者名: 中島裕美子、安富祖仁、佐藤直紀、藤淵俊王、野邉由紀子、大野みずき、平田悠真、山里眞、續輝久、玉城史朗
  • 学会等名: 日本放射線影響学会第６1回大会
• [学会発表] Human iPS cells defective in DNA repair and apoptosis to reveal early events of carcinogenesis (2018)
  • 著者名/発表者名: Hayashi, M., Oka, S., Hashiguchi, K., Hidaka, M., Umezu, K., Tsuzuki, T., Sekiguchi, M.
  • 学会等名: Beijing Symposium on “Genomic Stability and Accurate Gene Expression under Oxidative Stress”
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Establishment of cancer cell models derived from human iPS cells based on mitochondrial complex II deficiency (2018)
  • 著者名/発表者名: Oka, S., Hayashi, M., Tsuzuki, T., Sekiguchi, M.
  • 学会等名: Beijing Symposium on “Genomic Stability and Accurate Gene Expression under Oxidative Stress”
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Oxidative stress-induced tumorigenesis: Lesson from the experiments with DNA repair-deficient mice (2018)
  • 著者名/発表者名: Tsuzuki, T., Ohno, M., Takano, N., Taguchi, K., Nakatsu, Y
  • 学会等名: Beijing Symposium on “Genomic Stability and Accurate Gene Expression under Oxidative Stress”
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 多世代にわたり低線量137Cs 内部被曝したA / J およびB6 マウスにおける全ゲノム解析 (2018)
  • 著者名/発表者名: 中島裕夫, 大野みずき、石原弘, 鈴木正敏, 遠藤曉, 遠藤大二, 續輝久, 藤堂剛
  • 学会等名: 日本環境変異原学会第47回大会
• [学会発表] Paradoxical genomic destabilization in human cells with Lynch syndrome MSH2 mutations introduced by CRISPR/Cas9 system (2018)
  • 著者名/発表者名: Oda, S., Hayashida, G., Hidaka, K., Takeishi, Y., Fujikane, R., Hidaka, M., Tsuzuki, T., Nakatsu, Y.
  • 学会等名: 第77回日本癌学会学術総会
• [学会発表] Establishment of cancer cell models derived from human iPS cells based on mitochondrial complex II deficiency (2018)
  • 著者名/発表者名: Oka, S., Hayashi, M., Tsuzuki, T., Sekiguchi, M.
  • 学会等名: 第77回日本癌学会学術総会
• [学会発表] The impact of DNA repair status on germline mutation rate and spectra in mice (2018)
  • 著者名/発表者名: Ohno, M, Takano, N. Sakumi, K. Tsuzuki, T.
  • 学会等名: SMBE2018 (Society for Molecular Biology and Evolution)
• [学会発表] Application of transgenic mice to analyze genotoxic effects induced by non-thermal atmospheric air plasma (2018)
  • 著者名/発表者名: Nakatsu, Y. Takano, N. Ohno, M. Kitazaki, S. Koga, K. Tanaka, A. Shiratani, M.
  • 学会等名: 10th Anniversary International Symposium on Advanced Plasma Science and its Applications for Nitrides and Nanomaterials/11th International Conference on Plasma-Nano Technology & Science
  • 国際学会 / 招待講演