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都市大気中の浮遊粒子成分が動物体内で示す変異原性と次世代影響の評価(平成 23年度)
Assessment of in vivo mutagenicity and trans-generational effect of compounds contained in suspended particulate matter in urban air

予算区分
CD 文科-科研費
研究課題コード
0911CD004
開始/終了年度
2009~2011年
キーワード(日本語)
環境質定量化・予測,人間生活環境,有害化学物質,遺伝子,癌
キーワード(英語)
environmental measurement and assessment, human environment, toxic chemical, gene, cancer

研究概要

大気中に存在する浮遊粒子成分が体内で示す変異原性とそのメカニズムは未解明な点が多く、環境衛生学上の重要な課題である。本研究では、これまでの研究成果を発展させ、体内変異原性検出用に開発された遺伝子導入マウスを用いて、実際の都市大気中の浮遊粒子に含まれる成分が総体として標的臓器である肺、および精巣や精子で発揮する変異原性や次世代影響を評価し、健康リスク評価に資する知見を得る。具体的には、変異原性検出用遺伝子導入マウス(gpt deltaマウス;標的遺伝子・大腸菌gpt遺伝子を載せたシャトルベクターをゲノムDNAに導入したマウス)を用い、都市大気から採取した浮遊粒子より得た多環芳香族化合物等の抽出物(浮遊粒子抽出物)などの試供化合物が示す体内変異原性を評価する。特に実際の曝露経路を想定し、試供化合物のマウスへの曝露は主に肺中への経気道投与により行う。必要に応じてディーゼル排気由来ナノ粒子のマウスへの曝露など浮遊粒子曝露のモデル実験も実施しつつ、大気浮遊粒子中の多環芳香族化合物等が肺や精巣・精子のゲノム上で引き起こす突然変異の発生頻度や、突然変異スペクトル(塩基置換の種類や欠失の大きさなど突然変異の性質)の変化を明らかにする。

研究の性格

  • 主たるもの:基礎科学研究
  • 従たるもの:モニタリング・研究基盤整備

全体計画

都市大気中の浮遊粒子が体内で示す変異原性を明らかにするために、gpt deltaマウス(変異原性検出用標的遺伝子・大腸菌gpt遺伝子をシャトルベクター(λEG10)に載せてゲノムDNAに導入したマウス)に、大気から採取した浮遊粒子より抽出した多環芳香族化合物等の成分を、実際の曝露経路を想定し、肺中へ経気道投与する。必要に応じてディーゼル排気由来ナノ粒子のマウスへの曝露など浮遊粒子曝露のモデル実験も実施する。浮遊粒子成分の作用により肺や精巣・精子などの標的臓器で突然変異発生頻度がどの程度上昇するか明らかにし、このデータを基に、都市大気が標的臓器内で示す変異原性を評価する。また、浮遊粒子抽出物を加齢動物の肺へ投与し、突然変異の発生頻度が高い時期(月齢)を明らかにする。突然変異が誘導された標的遺伝子(gpt遺伝子)の塩基配列を決定して、浮遊粒子の突然変異スペクトル(塩基置換の種類や欠失の大きさなど突然変異の性質)を求める。さらに、既知の変異原物質の突然変異スペクトルと比較して、浮遊粒子中の主要な作用を示す変異原物質、および肺や精巣・精子での変異原性発現メカニズムを推定する。本研究で得られた成果を健康リスク評価への活用するため、浮遊粒子成分が肺で示す体内変異原性のデータから浮遊粒子の発がん性を推定する。年次計画は下記の通り
平成21年度
都市大気中の浮遊粒子の成分抽出と分析
浮遊粒子抽出物がgpt deltaマウス肺中で示す変異原性の評価
gpt deltaマウス精子からのDNA抽出法の検討
平成22年度
浮遊粒子抽出物を投与した肺の突然変異スペクトルの解析
多環芳香族化合物・浮遊粒子抽出物が精巣・精子で発揮する変異原性の評価
平成23年度
精巣・精子に発生した突然変異スペクトルの解析
浮遊粒子抽出物が肺中で示す変異原性の加齢に伴う変化

今年度の研究概要

環境研以外の東京都内から採取した浮遊粒子抽出物についても、gpt deltaマウス肺に気管内投与し、in vivo突然変異頻度と突然変異スペクトルを解析する。これにより、ベンゾ[a]ピレン(BaP)や1,6-ジニトロピレン(1,6-DNP)など既知の変異原物質のスペクトルと比較し、浮遊粒子抽出物に特徴的な突然変異を同定する。これまで浮遊粒子抽出物のエイムス試験の結果、塩基置換型とフレームシフト型の活性の比が異なるなど、浮遊粒子抽出物の変異原性に地域差が見られることが知られている。様々の地域から浮遊粒子を採取し、突然変異スペクトルにも地域差が存在するかを明らかにする。また、浮遊粒子状物質に含まれるBaPや1,6-DNP等の濃度を測定し、既知の変異原物質のin vivo変異原性が浮遊粒子状物質のin vivo変異原性に占める割合を定量化し、未知の成分の関与の程度を明らかにする。

備考

共同研究者:能美健彦(国立医薬品食品衛生研究所)、影山志保(郡山女子大学)

関連する研究課題
  • 0 : 環境リスク研究分野における研究課題
  • 0 : 環境健康研究分野における研究課題
  • 0 : 地域環境研究分野における研究課題

課題代表者

青木 康展

  • 環境リスク・健康研究センター
  • フェロー
  • 薬学博士
  • 薬学,生化学,生物学
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担当者