mlAOPコンセプトによる化学物質感受性多様性評価と殺虫剤中毒解明に向けた応用

2021 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 18H04132
• 研究機関: 北海道大学
• 研究代表者: 池中 良徳 北海道大学, 獣医学研究院, 教授 (40543509)
• 研究分担者: 星 信彦 神戸大学, 農学研究科, 教授 (10209223) ; 川合 佑典 帯広畜産大学, 畜産学部, 助教 (10709546) ; 石塚 真由美 北海道大学, 獣医学研究院, 教授 (50332474) ; 小林 篤史 北海道大学, 獣医学研究院, 准教授 (50431507) ; 久保田 彰 帯広畜産大学, 畜産学部, 准教授 (60432811) ; 水川 葉月 愛媛大学, 農学研究科, 准教授 (60612661) ; 有薗 幸司 熊本大学, 大学院生命科学研究部(薬), 特任教授 (70128148) ; 平野 哲史 富山大学, 学術研究部薬学・和漢系, 助教 (70804590) ; 加藤 恵介 東邦大学, 薬学部, 教授 (80276609) ; 宮原 裕一 信州大学, 学術研究院理学系, 教授 (80311330) ; 市川 剛 獨協医科大学, 医学部, 非常勤講師 (80438712) ; 岡松 優子 北海道大学, 獣医学研究院, 准教授 (90527178) ; 中山 翔太 北海道大学, 獣医学研究院, 准教授 (90647629)
• 研究期間 (年度): 2018-04-01 – 2022-03-31
• キーワード: mlAOPコンセプト / ネオニコチノイド / 発達神経毒性試験 / 化学物質感受性決定機構

研究実績の概要

今年度は、本研究の最終年度であったため、mlAOPコンセプト達成のための包括的なデータの取得を試みた。特に、昨年度立ち上げた「ゼブラフィッシュを用いた各種行動試験の実施」では、無毒性量（NOAEL）よりも低い曝露量で行動異常を検出できる事をマウスに引き続き確認する事が出来た。
・個体レベルの評価では、２光子顕微鏡を用いたカルシウムイメージングによる脳機能攪乱の検出法開発を重点的に実施した。その結果、NOAELのネオニコチノイド系殺虫剤投与で、脳のシグナル伝達が攪乱される事を見出した。
・組織レベルにおける評価のために、今年度はメタボロミクス解析を中心にトリプル四重極LC/MSを用いた超高感度分析系の確立に成功した。また、昨年度確立した脳の各部位に加え、脳脊椎液中おけるニューロトランスミッターの定量分析法を確立し、ネオニコチノイド中毒マウスモデルにおける撹乱の検出に成功した。
・細胞レベルにおける評価では、マウス神経芽細胞腫Neuro-2a細胞に農薬類10種を曝露し、ミトコンドリア膜電位やオートファジーおよびプロテアソーム活性を指標としてミトコンドリアやタンパク質分解系への機能的影響を評価した。ピレスロイド系農薬ペルメトリンおよびデルタメトリンとフェニルピラゾール系農薬フィプロニルの曝露により、ミトコンドリアの機能低下、オートファジーの分解基質マーカーであるp62の蓄積等の共通したKey Eventの変動がみられた。
・ヒト尿試料を用いたバイオモニタリング研究では、日本のみだけでなく、スリランカ、フィリピン、ポルトガル、ガーナの尿サンプルの解析を進めた。その結果、日本人はジノテフランに特徴的に汚染されている傾向がある事を見出した。

現在までの達成度 (段落)

令和3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

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [国際共同研究] North-West University(南アフリカ)
  • 国名: 南アフリカ
  • 外国機関名: North-West University
• [国際共同研究] University of Buea(カメルーン)
  • 国名: カメルーン
  • 外国機関名: University of Buea
• [国際共同研究] KNUST(ガーナ)
  • 国名: ガーナ
  • 外国機関名: KNUST
• [雑誌論文] Elucidation of the neurological effects of clothianidin exposure at the no-observed-adverse-effect level (NOAEL) using two-photon microscopy in vivo imaging (2022)
  • 著者名/発表者名: NISHI Misaki、SUGIO Shouta、HIRANO Tetsushi、KATO Daisuke、WAKE Hiroaki、SHODA Asuka、MURATA Midori、IKENAKA Yoshinori、TABUCHI Yoshiaki、MANTANI Youhei、YOKOYAMA Toshifumi、HOSHI Nobuhiko
  • 雑誌名: Journal of Veterinary Medical Science 巻: 84 ページ: 585～592
  • DOI: 10.1292/jvms.22-0013
  • 査読あり
• [雑誌論文] A GCDGC-specific DNA (cytosine-5) methyltransferase that methylates the GCWGC sequence on both strands and the GCSGC sequence on one strand (2022)
  • 著者名/発表者名: Furuta Yoshikazu、Miura Fumihito、Ichise Takahiro、Nakayama Shouta M. M.、Ikenaka Yoshinori、Zorigt Tuvshinzaya、Tsujinouchi Mai、Ishizuka Mayumi、Ito Takashi、Higashi Hideaki
  • 雑誌名: PLOS ONE 巻: 17 ページ: -
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0265225
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Safety Assessment of Ultrasound-Assisted Intravesical Chemotherapy in Normal Dogs: A Pilot Study (2022)
  • 著者名/発表者名: Sasaki Noboru、Ikenaka Yoshinori、Aoshima Keisuke、Aoyagi Teiichiro、Kudo Nobuki、Nakamura Kensuke、Takiguchi Mitsuyoshi
  • 雑誌名: Frontiers in Pharmacology 巻: 13 ページ: -
  • DOI: 10.3389/fphar.2022.837754
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Ca2+ imaging with two-photon microscopy to detect the disruption of brain function in mice administered neonicotinoid insecticides (2022)
  • 著者名/発表者名: Hirai Anri、Sugio Shouta、Nimako Collins、Nakayama Shouta M. M.、Kato Keisuke、Takahashi Keisuke、Arizono Koji、Hirano Tetsushi、Hoshi Nobuhiko、Fujioka Kazutoshi、Taira Kumiko、Ishizuka Mayumi、Wake Hiroaki、Ikenaka Yoshinori
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 12 ページ: -
  • DOI: 10.1038/s41598-022-09038-7
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Assessment of ameliorative effects of organic dietary interventions on neonicotinoid exposure rates in a Japanese population (2022)
  • 著者名/発表者名: Nimako Collins、Ichise Takahiro、Hasegawa Hiroshi、Akoto Osei、Boadi Nathaniel O.、Taira Kumiko、Fujioka Kazutoshi、Isoda Norikazu、Nakayama Shouta M.M.、Ishizuka Mayumi、Ikenaka Yoshinori
  • 雑誌名: Environment International 巻: 162 ページ: 107169～107169
  • DOI: 10.1016/j.envint.2022.107169
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Metabolomic Alteration in the Plasma of Wild Rodents Environmentally Exposed to Lead: A Preliminary Study (2022)
  • 著者名/発表者名: Nakata Hokuto、Eguchi Akifumi、Nakayama Shouta M. M.、Yabe John、Muzandu Kaampwe、Ikenaka Yoshinori、Mori Chisato、Ishizuka Mayumi
  • 雑誌名: International Journal of Environmental Research and Public Health 巻: 19 ページ: 541～541
  • DOI: 10.3390/ijerph19010541
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Glutathione S-transferase gene polymorphisms in association with susceptibility to lead toxicity in lead- and cadmium-exposed children near an abandoned lead-zinc mining area in Kabwe, Zambia (2021)
  • 著者名/発表者名: Yohannes Yared Beyene、Nakayama Shouta M. M.、Yabe John、Toyomaki Haruya、Kataba Andrew、Nakata Hokuto、Muzandu Kaampwe、Ikenaka Yoshinori、Choongo Kennedy、Ishizuka Mayumi
  • 雑誌名: Environmental Science and Pollution Research 巻: 29 ページ: 6622～6632
  • DOI: 10.1007/s11356-021-16098-1
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Urinary concentrations of neonicotinoid insecticides were related to renal tubular dysfunction and neuropsychological complaints in Dry-zone of Sri Lanka (2021)
  • 著者名/発表者名: Taira Kumiko、Kawakami Tomonori、Weragoda Sujithra Kaushaliya、Herath H. M. Ayala S.、Ikenaka Yoshinori、Fujioka Kazutoshi、Hemachandra Madhubhani、Pallewatta Nirmalie、Aoyama Yoshiko、Ishizuka Mayumi、Bonmatin Jean-Marc、Komori Makiko
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 11 ページ: -
  • DOI: 10.1038/s41598-021-01732-2
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Neonicotinoid residues in commercial Japanese tea leaves produced by organic and conventional farming methods (2021)
  • 著者名/発表者名: Nimako Collins、Hirai Anri、Ichise Takahiro、Akoto Osei、Nakayama Shouta M.M.、Taira Kumiko、Fujioka Kazutoshi、Ishizuka Mayumi、Ikenaka Yoshinori
  • 雑誌名: Toxicology Reports 巻: 8 ページ: 1657～1664
  • DOI: 10.1016/j.toxrep.2021.09.002
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Simultaneous quantification of imidacloprid and its metabolites in tissues of mice upon chronic low-dose administration of imidacloprid (2021)
  • 著者名/発表者名: Nimako Collins、Ikenaka Yoshinori、Akoto Osei、Fujioka Kazutoshi、Taira Kumiko、Arizono Koji、Kato Keisuke、Takahashi Keisuke、Nakayama Shouta M.M.、Ichise Takahiro、Ishizuka Mayumi
  • 雑誌名: Journal of Chromatography A 巻: 1652 ページ: 462350～462350
  • DOI: 10.1016/j.chroma.2021.462350
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Simultaneous steroids measurement in dogs with hyperadrenocorticism using a column-switching liquid chromatography-tandem mass spectrometry method (2021)
  • 著者名/発表者名: SASAKI Noboru、OO Thandar、YASUDA Yoshikazu、ICHISE Takahiro、NAGATA Noriyuki、YOKOYAMA Nozomu、SASAOKA Kazuyoshi、MORISHITA Keitaro、NAKAYAMA Shouta MM、ISHIZUKA Mayumi、NAKAMURA Kensuke、TAKIGUCHI Mitsuyoshi、IKENAKA Yoshinori
  • 雑誌名: Journal of Veterinary Medical Science 巻: 83 ページ: 1634～1642
  • DOI: 10.1292/jvms.21-0406
  • 査読あり / 国際共著
• [備考] 北海道大学One Health Research Center
  • URL: https://ohrc.vetmed.hokudai.ac.jp/
• [備考] 北海道大学大学院獣医学研究院附属動物病院トランスレーショナルリサーチ推進室
  • URL: https://www.hokudai-vet-tr-unit.com/
• [備考] 北海道大学大学院獣医学研究院環境獣医科学分野毒性学教室
  • URL: http://tox.vetmed.hokudai.ac.jp/
• [学会・シンポジウム開催] Chemical Hazard Symposium 2022 (2022)