超微小粒子PM0.1の呼吸器疾患へ与える影響の解析

2018 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 18K08178
• Research Institution: Kobe University
• Principal Investigator: 西村 善博 神戸大学, 医学部附属病院, 教授 (20291453)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 山本 正嗣 神戸大学, 医学部附属病院, 助教 (40542139) ; 小林 和幸 神戸大学, 医学部附属病院, 准教授 (50403275) ; 永野 達也 神戸大学, 医学研究科, 助教 (80624684)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2021-03-31
• Keywords: PM0.1 / PM2.5 / 気管支喘息

Outline of Annual Research Achievements

工場などから排出される煤塵や、ディーゼル排気（Diesel Exhaust; DE）に含まれる粒子状物質（Particulate Matter; PM）、特に粒径が2.5 µm以下の微小粒子（PM2.5）は生体へ曝露された際に、喘息や気管支炎の増悪リスクになることが知られている。近年ではPM2.5より微細な、粒径が0.1 µm以下の「ナノ粒子（PM0.1）」の生体への影響が注目されているが、法的規制・予防方法は確立されておらず、また、喘息増悪、難治化における役割も不明である。本研究の目的は、①PM0.1の呼吸器疾患増悪への関与を明らかにすること、②PM0.1が呼吸器疾患の増悪を引き起こす分子生物学的機序を明らかにすること、③大気汚染物質が引き起こす呼吸器疾患の増悪に対する治療法を確立すること、④公害健康被害予防法の開発にもつながる環境汚染物質の排出基準を明らかにすることである。本研究の結果により、大気汚染物質について、（１）PMの径・組成ごとの健康に及ぼす影響が明らかとなり、（２）新たな環境基準、ばい煙排出基準を提案し、（３）喘息患者に対する予防・治療方法を開発することが可能になる。当該年度は、早稲田大学の島田幸治郎助教の協力のもと、PMの分級サンプリングが可能なナノサンプラーⅡ（Model 3182，Kanomax）を用いて、都市部郊外においてPM2.5とPM0.1を月ごとに計測とサンプリングを行った。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

本研究の目的は、PMの実世界での粒子径ごとの飛散量とその構成成分を測定し、喘息患者へ与える影響を解析するとともに、喘息増悪・難治化を引き起こす気道炎症、気道過敏性の病態に及ぼす機序について明らかにすることである。当該年度の大きなマイルストーンであったナノ粒子の回収に、早稲田大学の創造理工学部 環境資源工学科 大気・水圏環境化学研究室の協力のもと成功した。これにより、成分解析や動物実験のために必要なナノ粒子を得ることが出来たため。

Strategy for Future Research Activity

培養気道上皮細胞、喘息病態モデルマウスを用いて、大気中のPMを用いた細胞実験モデルならびにPM曝露動物モデルを樹立し、その遺伝子発現とその発現制御機構への影響、気道炎症の増悪について明らかにする。また、PMの気道局所と全身へ与える影響を遺伝子発現レベルの変化をもとに明らかにする。具体的には、イオンクロマトグラフ、熱光学式炭素分析計、X線分析顕微鏡XGTシリーズ、ガスクロマトグラフ質量分析装置を用いてサンプリングされたPM2.5とPM0.1の成分解析を行う。さらに、分級サンプリングしたPM0.1ならびに、比較対象としてナノ粒子(10-20 nm, SiO2)の吸入曝露が喘息モデル（Ovalbumin吸入曝露による喘息マウスモデル）の増悪に及ぼす影響を評価する。方法として、①分級サンプリングしたPM0.1を用い、気道炎症や気道過敏性の亢進を比較検討する
②また、気管支/肺組織および血液における遺伝子発現を炎症・免疫パネル（Nanostring nCounter assay）とmicroRNAパネル（Nanostring nCounter microRNA assay）を用い包括的に測定し、有意な変化のみられる増悪に関与する候補遺伝子を抽出する。