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重点3 環境リスク研究プログラム(平成 22年度)
Priority Programs 3 [Environmental Risk]

研究課題コード
0610SP003
開始/終了年度
2006~2010年
キーワード(日本語)
環境リスク,曝露評価,影響評価,生態リスク,健康リスク,化学物質,ナノ粒子,移入種,遺伝子組換え生物
キーワード(英語)
ENVIRONMENTAL RISK, EXPOSURE ASSESSMENT, HAZARD ASSESSMENT, ECOLOGICAL RISK, HEALTH RISK, CHEMICAL SUBSTANCES, NANO PARTICLES, INVASIVE SPECIES, GENETICALLY MODIFIED ORGANISMS

研究概要

[目的]
 人間活動がもたらす環境リスクはますます複雑化、多様化しており、人の健康や生態系に深刻な影響を未然に防止するため、新たな環境リスク管理施策が導入されている。これらの運用にあたって、高感受性集団への健康影響が発生したり、影響を受けやすい生物が切り捨てられたりすることのないようにリスク評価を行う必要がある。また、適切なリスク評価により過大な社会コストをかけることなく、効果的なリスク管理ができるものと期待される。環境リスク研究プログラムは、化学物質、ナノ粒子、侵入種、遺伝子組み替体などの様々な環境要因の曝露実態の解明や、それが健康と生態系にもたらす未解明の有害性影響の研究を通じて、これらの要因がもたらす環境リスクを評価するための包括的な手法を開発する。また、環境リスク評価に係わる情報を体系的に整備し、これを用いてリスク評価の実施やわかりやすいリスク情報の提供を通じて、環境リスクに基づいた環境リスク管理施策の円滑な運用とともに国民の安全と安心の確保に資することを目的とする。
[目標]
 環境リスクに基づいた環境施策におけるボトルネックの大きな要因は、有害性影響や曝露、リスクに関する情報の不足である。情報の不足には、情報そのものが存在しないという問題だけでなく、その情報を得るための科学的知見と、これらの情報に基づく評価手法が未成熟という問題がある。化学物質の環境からの曝露評価では、用途・使用形態に応じた評価の考え方、曝露の時間的、地域的特性についての評価を加味し、ハイリスク集団を見逃さない評価手法と体制の整備が求められており、製造・輸入、使用、リサイクル、廃棄に至るライフサイクル、非意図的な生成などそれぞれの過程からの排出の特性などを踏まえた段階的な曝露評価手法を構築する。健康影響においては、内分泌かく乱作用や生殖、神経系、免疫系への影響、低用量あるいは複合曝露による影響などについての有害影響と適応性に関する科学的知見を充実させるために感受性要因の解明を進めるとともに、ナノテクノロジーなど、社会や技術の発展にともなう新たなリスクを解明するための研究を行なう。様々な環境要因が与える生態系への悪影響に関する知見を充実させ、化学物質、生息地の改変、侵入種や遺伝子組換え生物などの影響を生物多様性の喪失、生態系機能の低下の観点から、野外調査、実験、モデル研究を通じて、保全の目標に沿ったリスク評価手法や試験法の開発を行なう。環境リスクに関する情報・知識をわかりやすい形で関係者が共有できるように情報を体系的に整備・提供するとともに、これを用いて環境リスク評価の実施等の実践的な課題に対応する。

全体計画

 化学物質排出移動量届出制度の導入、「化学物質の審査及び製造等の規制に関する法律」における生態影響評価制度の導入、土壌汚染対策法の成立等の関連法制度が整備されたが、市場に流通している化学物質について有害性や曝露、環境残留性に関する情報が不足しており、また、化学物質の特性に応じてライフサイクルの各段階で様々な対策手法を組み合わせてリスク管理を行う必要がある。さらに、PCB(ポリ塩化ビフェニル)をはじめとするPOPs(残留性有機汚染物質)等の未処理の「負の遺産」、社会問題化したアスベスト問題、ナノ粒子等の生体影響、外来種等の人為的な環境ストレスによる生態系機能低下等、さまざまな環境問題はまだ解決しているとは言い難い状況にある。環境リスクに関する関係者の理解を深め、環境影響の未然防止に貢献していくためには、これらの環境要因が人及び生態系に及ぼす未解明の悪影響を評価する手法を確立するための研究を進めることが必要である。
 そこで、第2期中期目標期間においては、化学物質について、階層的環境動態モデル及び各種環境計測技術によって得られたモニタリング情報を活用した曝露評価手法を構築する。また、増加しつつあるアレルギー疾患等の疾病と環境要因の関係を感受性の観点から解明することを目指して、内分泌かく乱作用や生理、神経系及び免疫系への影響、環境におけるナノ粒子等の粒子・繊維状物質の生体影響等に関する知見をより一層充実させる。さらに、生物多様性消失等の生態学的な視点に基づく影響評価手法を提示する。これらに向けて、以下の研究を中核プロジェクトとして4つの課題を実施する。
・化学物質曝露に関する複合的要因の総合解析による曝露評価
・感受性要因に注目した化学物質の健康影響評価
・環境中におけるナノ粒子等の体内動態と健康影響評価
・生物多様性と生態系機能の視点に基づく環境影響評価手法の開発
また、関連プロジェクトとして
・トキシコゲノミクスを利用した環境汚染物質の健康・生物影響評価法の開発に関する研究
・侵入生物・遺伝子組換え生物による遺伝的多様性影響評価に関する研究
を実施する。これらと併せて、環境政策における活用を視野に入れて、環境リスク評価手法の高度化に関する研究、並びに、環境リスク関連情報の蓄積及び提供を行うとともに、環境リスク評価の実施等の実践的な課題に対応するため、
1. 環境政策における活用を視野に入れた基盤的な調査研究の推進として
・化学物質リスク総合解析手法と基盤の開発
・化学物質環境調査による曝露評価の高度化に関する研究
・生態影響試験法の開発及び動向把握
・構造活性相関等による生態毒性予測手法の開発
・発がん性評価と予測のための手法の開発
・インフォマティックス手法を活用した化学物質の影響評価と類型化手法の開発
・化学物質の環境リスク評価のための基盤整備
の各課題を実施し、リスク評価手法の高度化・体系化をはかり、
2.環境リスクに関するデータベース等の作成として、
・化学物質データベースの構築と提供
・生態系評価・管理のための流域詳細情報の整備
・侵入生物データベースの管理
により基盤情報の整備・提供を行なう。

今年度の研究概要

4つの中核研究プロジェクトにおいて、最終的な研究成果の取りまとめに向けてさらなる重点課題へと研究を集中する。環境行政における活用の場面に着目し、環境リスク評価手法としての体系的な枠組みを提示することを目標に、相互の成果の効率的な連携の下、センター課題、知的基盤の整備、リスク評価の実施において並列的な取り組みをおこなう。得られた成果は、リスク評価にかかわる情報基盤、リスク評価ツール、解説情報として整備し、社会に向けた公開を積極的に進める。
中核研究プロジェクト
中核PJ1:化学物質曝露に関する複合的要因の総合解析による曝露評価
多数の化学物質や曝露に関する複合的な諸要因を総合的かつ効率的に考慮する曝露評価の確立を目指し、自然的な環境動態と曝露に関する複合的要因を階層的な時空間スケールにおいて把握するための曝露評価体系を提案する。具体的には、化学物質の時空間スケールにおける変動を考慮した曝露評価を可能にするため、ローカル、地域から地球規模に至る階層的なGIS多媒体モデル群の開発と関連するデータ整備、システム開発を行う。地球規模モデルについては、大気モデルとの統合による大気-多媒体結合モデルの開発を進め、Source-Receptor関係の解析により我が国への広域輸送による寄与を推定する手法を提示する。地域規模モデルについては、除草剤を中心に6か月程度の河川水中の農薬の濃度とバイオアッセイデータの収集を継続し、昨年度観測値の延長と検証を行いモデル検証を強化する。流域規模のローカルモデルについて昨年度に構築した下水道および水道取水関連データのモデル導入を進める。人への曝露評価に関しては、上記モデル結果と地域分布と流通を考慮した曝露評価の構築を進める。また、小児の特性を考慮した曝露パラメータ、水環境からの生物移行の定式化など曝露モデルの整備を進める。環境濃度のモデル予測と食品流通を考慮した曝露評価手法を結合する。農薬類について、週程度の時間変動情報を含む排出推定手法の確立を目指し、除草剤を主な対象として、手法の改良を進め、生態影響の検討行う。また、一般化学物質の排出推定に関して、既に公表した排出推定ツールの改良を進める。 
中核PJ2:感受性要因に注目した化学物質の健康影響評価
化学物質が生殖、発生、免疫、神経、行動、遺伝的安定性等の恒常性の維持機構を撹乱することにより生じる影響とそのメカニズムの解明を通して、環境中に存在する化学物質に対する感受性を修飾する生体内要因を明らかにし、これらの感受性要因を考慮した健康影響評価手法を提案する。具体的には、トルエンに対して感受性の高い免疫過敏モデルマウスでマイクロアレイ解析により明らかになった変動遺伝子候補について蛋白発現や細胞、組織内での局在について解析し、トルエンに対する免疫過敏を決定する遺伝形質と免疫系と神経系のクロストークへの影響の実体を検証する。化学物質の脳・神経系への影響に対して感受性の高い時期の特定とそのメカニズム解明の研究で明らかとなった脳の性分化、神経変性、血管形成での遺伝子の変動について、蛋白分子・組織・行動レベルでの検討を行い、化学物質曝露と臨界期に関する影響評価指標の確立を目指す。感染要因と化学物質との複合的な影響を評価するため、新生仔期、乳児期の自然免疫の成立過程をモデルとして検討し、化学物質曝露に鋭敏な時期や感染関連因子と化学物質曝露との影響の関連性の解析から、その感受性要因について検討する。
PJ3:環境中におけるナノ粒子等の体内動態と健康影響評価
超微細構造を持つ粒子状物質や自動車排ガス由来の環境ナノ粒子の体内挙動と生体影響を調べることにより、既に研究が進んでいる通常の化学物質とは異なる、粒径や粒子の表面構造を加味した健康影響手法の確立を目指す。具体的には、実際に沿道で測定されている粒子状物質と吸入曝露実験で用いているナノ粒子の粒度分布や成分分析の違いについて解析し、健康影響評価手法に結びつける。平成20年度より開始した環境ナノ粒子の慢性吸入曝露実験において、マウスを用いた発ガン試験評価を行う。小動物を用いた環境ナノ粒子の長期吸入曝露実験において、呼吸器の免疫・炎症応答に及ぼす影響、ならびに生殖器などの、呼吸器以外の臓器の機能に及ぼす影響を明らかにする。カーボンナノチューブのシールド型吸入装置の設置が完了し使用可能となったことから、カーボンナノチューブの小動物を用いた吸入実験を2回実施し、呼吸器への影響を調べる。また、肺上皮細胞などを用いたナノマテリアルの毒性評価を行う。培養細胞を用いてナノ構造をもつ繊維状粒子状物質の毒性評価を行うとともに、小動物を用いたナノファイバーの生体影響評価方法を確立する。溶融クリソタイル、クロシドライト、アモサイトやアンソフィライトの毒性学的実験結果の確認を行い、溶融処理したアスベストの細胞毒性と粒子の生物学的表面活性から溶融アスベストの結晶構造と生体影響との関係を明らかにする。また、繊維状態物質の毒性評価方法の研究を引き続き進め、アスベストをはじめとするファイバー状粒子の生体影響の評価方法を確立する。
中核PJ4:生物多様性と生態系機能の視点に基づく環境影響評価手法の開発
自然生態系を対象として、生態系サービスの劣化を引き起こす(有用)個体群の再生産の阻害、生物多様性の減少、生態系機能の低下をエンドポイントとして、数理モデルを活用した概念的な手法から具体的な実例での評価も含めた研究を行う。底棲魚介類の生活史初期における貧酸素耐性の推定、食性と成長の解析を進め、生活史初期の減耗をもたらす要因とその程度の推定を行う。生活史特性、特に生活史初期の生態と餌生物、物理・化学的環境因子のモデル化を継続し、資源に対する加入量の変化をエンドポイントとした生態影響評価を行う。兵庫県南西部で実施した64池の調査データ、さらに流域DBに基づき、この地域のため池生態系の生物多様性統合評価を行なう。さらに、生態系のレジームシフトに及ぼすキーストーン種の影響を、隔離水界を用いて実験的に検証する。象徴種となりうる環境指標種を明らかにするため、一般市民の外来種・在来種に対する駆除・管理意識を探る。アルゼンチンアリおよびカワヒバリガイの侵入ルート及び分布拡大プロセスに基づき、侵入阻止のための検疫手法の開発および分布拡大を阻止するための防除手法の開発を行う。防除に使用する薬剤の生態リスク評価を実施する。ヨーロッパ、東南アジア、韓国、オーストラリア、ニュージーランドおよび北米との間に国際カエルツボカビsurveillanceネットワークを構築し、サンプル収集を実施して、カエルツボカビの世界的分布と遺伝的変異に関する情報集積を実施する。目に見えない侵入生物のリストアップおよびリスク評価を完了させ、データベース化する。機能形質に着目した群集生態学モデルに基づいて、種の環境要求性やストレス耐性の違いによる種構成の変化から、生態系機能への影響を予測する解析方法を発展させる。霞ヶ浦長期モニタリングデータに対する形質ベースの時系列解析を、植物プランクトンにも拡張し、一次生産性を含めた生態系機能の変化をもたらした環境因子を特定する。アクアリウム実験によって得られた検証データから、機能形質や数理モデルの再検討を行う。侵入種の生態リスクに基づいた最適管理計画作成のための動的最適化モデルを考案し、実際の被害事例に適用する。湖沼のレジームシフトモデルに基づき、人為的環境要因(富栄養化、化学汚染など)による生態系の撹乱リスクを評価した上で、最適な管理計画を立案する理論枠を考案する。
センター課題(別表3課題)
「環境政策における活用を視野に入れた基盤的な調査研究」
(1)については最終的な取りまとめの準備に入るほか、(2)環境調査の手法としてバイオアッセイを適用するための検討を追加する。(7)に環境リスクに関するリスクコミュニケーションの手法に関して兵庫県東播磨地域のため池保全にかかわる人々の意識と行動の調査を事例研究として加え課題名を「環境リスク評価のための基盤整備」とする。新たな課題として(8)化学物質の定量的環境リスク評価と費用便益分析を開始し、社会・経済学的な視点を加えたリスク評価手法の検討を開始する。
(1)化学物質リスク総合解析手法と基盤の開発
化学物質環境調査等の測定データ、また、モデル解析結果や排出源情報などリスク解析において必要とされる情報蓄積とシステム構築、解析手法の検討を行い、GIS表示システムとしての公開を目指す。平成22年度は、既に公開したG−CIEMSモデル予測結果やメッシュデータなどをGIS表示するツール群の機能追加と改良を進める。
(2)化学物質の環境調査による曝露評価の高度化に関する研究
化学物質の環境調査による曝露評価の高度化のため、化学物質やその代謝物の機器分析法と化学物質のバイオアッセイ手法の開発を進める。ヒトへの曝露評価への適用を視野に入れ、試料中の代謝産物などの測定法の開発を行う。平成22年度は、酵母を用いた新たな受容体結合活性の構築を行い、化学物質のスクリーニング並びに大気及び水質調査を実施し、環境調査による試料の特性や化学分析の結果との比較から曝露評価の高度化のために有効と期待できるバイオアッセイ法を提案する。また、大気質の発がん関連活性を指標とした各種バイオアッセイと化学物質測定結果の解析をもとに、遺伝毒性物質の新たな曝露指標となりうる化学物質の提案を目指す。
(3)生態影響試験法の開発及び動向把握
化学物質の生態影響試験法について国際動向および国内政策に配慮しつつ開発・検討を行う。OECD-試験ガイドラインなどの生態影響試験法については国内での実施可能性の検討および政策判断場面での適用性について検討する。平成22年度は(1)生物微弱発光を利用した化学物質の藻類への影響試験を継続し、魚類胚毒性試験を含むスクリーニング試験法を検討する。(2)OECDにおけるミジンコ繁殖試験の改訂提案の論議に留意しつつ既存試験結果の解析により試験手順の見直し、手順上の留意点をまとめる。(3)OECDが行う魚類を用いた生態影響試験に関するガイダンス文書作成に向けた検討を行う。
(4)構造活性相関等による生態毒性予測手法の開発
魚類致死毒性及び甲殻類遊泳阻害の水-オクタノール分配係数以外の記述子を加えた重回帰予測モデルを引き続き検討する。化学物質による藻類の成長阻害に対するクラス分類のための部分構造について検討する。化学物質の反応性と毒性の関係について解析し、危険部位構造(Structural Alerts)として整理し、カテゴリー分類のためのプロファイリングルールを構築する。また、KATEの部分構造によるドメイン判定の改良または別な判定の導入を検討する。生態毒性予測システム(KATE)の開発を継続し、新たな判定手法等の導入を行う。
(5)発がん性評価と予測のための手法の開発
発がん性と変異原性試験等の短期試験法のデータを解析し、短期試験法を利用した発がんリスクの評価や予測の可能性を探る。Amesテストなどのin vitro試験に代わって体内(in vivo)変異原性試験により発がん性の予測や評価が可能であるかどうかについて、ベンゾ[a]ピレンなどの標準的な環境変異原物質ばかりでなく、大気浮遊粒子状物質など環境試料についても検討する。信頼性の高いデータベースに収載された化学物質の有害性情報を基に、遺伝子導入動物を用いた体内変異原性試験と発がん性試験結果にどのような相関性があるかの解析を進めるとともに、化学物質が示す体内変異原性とヒトでの発がん性の間の相関性について検討する。
(6)インフォマティックス手法を活用した化学物質の影響評価と類型化手法の開発
化学物質の生体影響予測のため、ゲノム情報、化学物質の毒性情報、メカニズム分類、疾患情報の情報等に基づき、バイオインフォマティックス等の手法を活用して、生体影響に関する化学物質の類型化を行う。平成22年度は、健康影響・毒性文献と遺伝子発現情報の収集システム(ChemToxGen)、化学物質類型化システム(pCEC)及びマルチプロファイリングシステム(MulCEH)を統合した健康影響に関するデータベース(HEALS)を公開する。肝毒性が知られている化学物質について、毒性影響の類型化を行い、影響の予測を実施する。
(7)環境リスク評価のための基盤整備
環境リスク評価の実施に向けて、化学物質の生態毒性及び環境曝露に関する知見の集積を進める。国内外のリスク評価等の動向を把握し、また化学物質管理に資するリスク評価手法の総合化のため、各種制度下での評価法の相違を踏まえた包括的な手法の検討を行う。また環境リスクに関するリスクコミュニケーションの手法に関して兵庫県東播磨地域のため池保全にかかわる都市域の人々の意識と行動の調査を事例研究として進める。複数のアクター間での認知と行動の差異についてこれまでの研究成果の取りまとめを行う。
(8)化学物質の定量的環境リスク評価と費用便益分析
  定量的な環境リスク評価を実施するために、化学物質の生態毒性、環境暴露等の既存データを統計的手法や数理モデルによって解析し、自然生態系に対する化学物質の影響を推定する方法を開発する。化学物質の生態リスクを、生物個体群の増減、生態系機能の低下率など、影響の相対的な大きさを示す生態学的な指標によって表し、試験生物で観測される毒性反応の大きさをこれらの指標に換算する計算法を考案する。生態リスクの実験的な検証系として、藻類-ミジンコ類-メダカから成るアクアリウムを作成し、暴露試験の方法を検討する。さらに、リスク削減に必要なコスト分析を行い、環境対策の合理的評価法の立案を試みる。

知的基盤の整備(別表5再掲課題)
(1)化学物質データベースの構築と提供
化学物質の環境リスクに関するコミュニケーションの推進に向けた基盤整備のため、環境リスクに着目した化学物質データベース、農薬データベース、生態毒性データベースの更新とデータベースの統合を継続する。これらのデータベース及び関連する各種データベースをリレーショナルデータベースとして統合する。法規制などカテゴリーからの検索機能を整理するとともに、さらにわかりやすく内容を表示するようホームページの改良を進める。
(2)生態系評価・管理のための流域詳細情報の整備
これまで整備したデータの円滑な利用を可能とするためのデータ再整備の作業を行なう。PJ4で開発した生物多様性統合指標(アオコの有無と市街化率)を用いて,対象域6000池についてのため池の評価(統合指標の外挿)を実施する。そのために、アオコの有無と市街化率を衛星画像から抽出する作業を行なう。併せて、これまで整備した情報を用いて,統合指標による評価の妥当性の検証も行う。リモートセンシングを用いた広域のため池のクロロフィル濃度を把握するモデルについて、その妥当性を検証するための、現地調査を行いながら、推定モデルの再構築を行う。整備した情報のうち公開が可能なものについては, WebGISのコンテンツへ追加し情報共有・公開を推し進める。
(3)侵入生物データベース管理
データベースの構造改良を進めるとともに、データのキーワード化を行い、検索機能を高める。表示項目を見直し、デザインを改良する。データマイニングにより、侵入生物の生態的特性および社会・経済的要因の解析を行う。カエルツボカビ等国民的関心事の高い項目について、詳細ページを充実させる。
リスク評価の実施(中期計画の本文課題)
中期計画において「環境リスク評価の実施等の実践的な課題に対応する」とされた化学物質の環境リスク評価に関しては、化学物質環境リスク評価オフィスにおいて進める。政策ニーズに基づく生態毒性試験に関わる課題の整理を行う。

課題代表者

白石 寛明

  • 環境リスク・健康研究センター
  • フェロー
  • 理学博士
  • 化学,理学
portrait