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エピジェネティック活性をもつ化学物質の影響把握と新たな環境リスクの予防策(平成 28年度)
Detection of chemical substances with epigenetic activity to protect environmental risk by the adverse outcome pathway approach

予算区分
CD 文科-科研費
研究課題コード
1518CD003
開始/終了年度
2015~2018年
キーワード(日本語)
エピジェネティクス,化学物質管理,毒性発現経路,エピミュータジェン
キーワード(英語)
epigenetics, chemicals management, adverse outcome pathway, epimutagen

研究概要

本研究課題では、「エピミュータジェン」の存在を把握するために、第一目標として、既存の発がん物質及び環境媒体中高濃度高頻度に検出される環境化学物質等から100物質を情報科学的に選定する。100物質を短期間で測定できるアッセイ系を構築する。100物質の影響を検出するために、エピジェネティック制御機構のうち、DNA(CpG)メチル化、ヒストン修飾変動の2指標をエンドポイントとした高速・精緻な検出系を開発する。これによって、ハイスループットで確実なエピジェネティクス変動物質の検出を実施するとともに、発生・分化、発がんに関与する化学物質の再整理を行う。第二目標として、エピミュータジェンの環境リスクへの予防策の開発を行う。すなわち、量反応関係解析からの最小影響量の算定、バイオインフォマティクス解析による毒性影響予測の解析を行い、最小影響量とヒト、生物への影響曝露との差を提示する。

研究の性格

  • 主たるもの:応用科学研究
  • 従たるもの:技術開発・評価

全体計画

細胞アッセイを基盤とした、エピジェネティック制御のメカニズム指標による網羅的な検出系を確立する。その後、化学物質の量反応関係を網羅的に解析し、構造活性相関解析を行う。これらのデータを用いて、毒性影響の予測解析を行う。そのために、本研究課題を二つのテーマ(目標)に分ける。
テーマ1.メカニズムベースの細胞アッセイ法の確立とハイスループットスクリーニングの実施
分担課題1) DNA(CpG)メチル化変動を指標とした次世代影響検出法の開発と影響解析
分担課題2) ヒストン修飾変動を指標とした次世代影響検出法の開発と細胞・個体レベルの比較検証
テーマ2.エピミュータジェンの環境リスクへの予防策の開発
分担課題3)環境中の遺伝毒性物質、非遺伝毒性物質及びエピゲノム毒性物質の影響比較と予測
システムの構築
H27 1.GFP標識メチル化結合蛋白質及びヘテロクロマチン形態の変動のセンシング蛋白を導入したES細胞を蛍光イメージング法によってハイスループットに解析する手法を確立する。2.遺伝毒性物質、非遺伝毒性物質及びエピミュータジェンの影響比較手法の確立を行う。
H28以降 1.確立したハイスループット手法を用いて化学物質のスクリーニングを行う。2..遺伝毒性物質、非遺伝毒性物質、催奇形成物質、生殖発生毒性物質及びエピミュータジェンとの影響比較を行い、予防策の開発を目指す。

今年度の研究概要

サブ課題1「メカニズムベースの細胞アッセイ法の開発」においては、早期に化学物質100種の選定を行い、マウスMBD-GFP-HP1b-mCherry細胞及びヒト神経幹細胞を用いてエピジェネティック活性を測定する。可能な限りスクリーニングを実施する化学物質数を増やして実施する。陽性となったエピジェネティック物質に関して、分化時間軸及び量反応関係によるエピジェネティック制御の変動と影響の関係性を明らかにする。化学物質が複数のエピゲノム修飾に対して与える影響を可視化する細胞の改良を進める。
サブ課題2「エピミュータジェンの環境リスクへの予防策の開発」では、化学物質と他の環境要因によるエピジェネティック変動の特徴を解析し、予防対策となる早期影響マーカーの開発に結び付けるため、iPS細胞由来網膜神経節細胞の分化アッセイ法を用いて放射線セシウム、UV及びLEDの影響を調べる。陽性対照物質を用いてメチル化、アセチル化及びDNA損傷の3指標の相互関係を確率的統計及び機械学習などの手法により解析を進める。陽性対照物質を用いてメチル化、アセチル化及びDNA損傷の3指標の相互関係をバイオインフォマティクスの解析により検討する。また、ベイジアンネットワークの改良や機械学習による判別解析を検討する。さらに、低メチル化アリル検出とウルトラディープ解析の組み合わせによるヘテロな細胞集団で特定の遺伝子を発現する細胞の検出法を用いて、発生の初期と後期または多能性幹細胞の分化前後におけるDNAメチル化状態の変化を高感度に検出し、バイオインフォマティクスの解析により影響の予測を行う。各種の新規な手法をまとめ、エピジェネティックなイベントと後に顕在化する毒性影響との関係を明確に予測できる手法を検討する。

外部との連携

分担研究機関:京都大学、東京大学、明治大学、理化学研究所、早稲田大学

関連する研究課題

課題代表者

曽根 秀子

  • 環境リスク・健康研究センター
    曝露影響計測研究室
  • 室長
  • 薬学博士
  • 薬学,医学,生化学
portrait

担当者

  • 伊藤 智彦環境リスク・健康研究センター
  • 南齋 ひろ子
  • ZENG Yang