日本毒性学会学術年会
第44回日本毒性学会学術年会
選択された号の論文の495件中1~50を表示しています
年会長招待講演
  • Jin-Ho CHUNG
    セッションID: IL
    発行日: 2017年
    公開日: 2018/03/29
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    Arsenic in drinking water is a worldwide health problem that is associated with cardiovascular disease, but the exact mechanism was unknown 15 years ago. Treatment with inorganic arsenite (AsIII) inhibited acetylcholine-induced relaxation of aortic rings by inhibiting production of nitric oxide in endothelium and increased vasoconstrictions induced by several agonists mediated through calcium-sensitization in smooth muscles. In vivo studies revealed that intravenous administration of arsenite altered the blood pressure by agonists in conscious rats. In addition, arsenite induced in vitro aggregation when platelets were exposed to sub-threshold challenge by several agonists. Moreover, arsenite significantly enhanced procoagulant activity of human platelets as well. Consistent with the in vitro studies, 4-week ingestion of arsenite-contaminated drinking water resulted in enhanced arterial thrombosis. All these results provided new insights into the mechanisms of arsenic-induced cardiovascular disease. Until now, mechanism remains elusive for arsenic-associated cancer. Very recently, we demonstrated that arsenic promotes tumor metastasis through activating platelets and thereby, stimulating tumor cell-induced platelet aggregation (TCPA), a central contributor to immune-evasion and extravasation of tumor. In human platelets, arsenite promoted TCPA induced by cancer cells that include melanoma, lung carcinoma and sarcoma. Consistently, arsenite enhanced tumor cell extravasation; namely, the adhesion of tumor cells to vascular endothelial cells and extracellular matrix, and invasion in vitro. Importantly, subchronic ingestion of drinking water contaminated with arsenic lead to increased tumor metastasis in mouse. Of a particular note, arsenite-promoted metastasis was abolished by blockers of platelet activation like aspirin, demonstrating that anti-platelet agents may be effective for preventing arsenic-associated cancer death.
特別講演
  • Songsak SRIANUJATA
    セッションID: SL1
    発行日: 2017年
    公開日: 2018/03/29
    会議録・要旨集 フリー
    In the modern day, risk analysis is applied to almost all activities concerning food safety. The international organization such as Codex, the risk analysis is the main policy of the commission and it has been the obligation of every codex committee to use risk analysis as the guiding principle of its work. The risk analysis principle composes of three components, comprising of risk assessment, risk management, and risk communication. The purely scientific component is risk assessment as known. Toxicology is very essential science for the risk assessment component. Risk assessment component composes of four main steps, all steps need different scientific knowledge and techniques. The four steps are hazard identification, hazard characterization, exposure assessment, and risk characterization. Especially, the steps on hazard identification and hazard characterization need knowledge and technique of Toxicology. Both steps need toxicological testing, mainly in animals. However, at present toxicologist and allied scientists are trying to find some in vitro toxicity testing method to avoid using animal, as the animal welfare and ethic become more and more restricted. Anyhow, there is still no appropriate technique found to be able to totally replace animal toxicity testing.
    The exposure step need some toxicological knowledge and other related science as food consumption survey in case of food safety, exposure study model in case of inhalation and skin penetration as in household and environmental hazard. The last step, risk characterization need the outcome of the toxicology testing, exposure assessment and risk calculation techniques to assess the risk level of the chemical concern. The detail discussion will be presented on the essential of toxicology on the risk assessment steps. Some techniques on the exposure assessment will also be mentioned. The establishment of Thailand Risk Assessment and Surveillance Center (TRAC) for food safety will be briefly presented.
  • Bruce BLUMBERG
    セッションID: SL2
    発行日: 2017年
    公開日: 2018/03/29
    会議録・要旨集 フリー
    Obesity is commonly ascribed to an imbalance between caloric intake and energy expenditure - the thermodynamic, or "calories in - calories out" model. However a growing body of evidence points supports the contributions of other factors in the obesity epidemic. We previously showed that in utero exposure of pregnant F0 mice to the obesogen tributyltin (TBT) led to increased white adipose depot weight, increased hepatic fat storage and a bias of mesenchymal stem cells toward the adipogenic fate through the F3 generation. In a replicated transgenerational study, we found that exposure of F0 animals to TBT throughout pregnancy and lactation predisposed male F4 descendants of TBT-treated animals to weight gain and obesity when challenged with a higher fat diet later in life. The TBT group showed impaired ability to mobilize fat during fasting periods of fasting, accompanied by elevated serum levels of leptin. Limited fat mobilization and elevated leptin levels suggest that fat accumulation results from leptin resistance. These are hallmarks of the "thrifty phenotype" in which an individual stores more of the calories consumed and resists weight loss during times of limited food availability. Integrated methylome and transcriptome analysis from fat and liver of F4 animals revealed that ancestral TBT exposure led to changes in global DNA methylation and concomitant changes in gene expression. Our results show that ancestral, in utero exposure to TBT alters chromatin structure to modulate expression of genes important for fat storage and mobilization
  • Jon C COOK
    セッションID: SL3
    発行日: 2017年
    公開日: 2018/03/29
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    Precision medicine is an approach to developing drugs that allows patient stratification to enhance efficacy or safety. The pharmaceutical industry is experiencing a crisis in R&D productivity and precision medicine is an important tool to enhance R&D productivity. The current cost of whole exome sequencing is now less than $1500 sample allowing it to be a cost efficient research tool for preclinical and clinical applications. To illustrate this point, the FDA Table of Pharmacogenomic Biomarkers lists variants important in efficacy and safety for more than 200 drugs. Variants in drug metabolism represent the majority of these biomarkers. Genetic approaches can be used to provide confidence-in-rationale for efficacy and safety of a target and has been shown to increase by two-fold the probability to achieve regulatory approval. There are several examples of how genetic variability can inform drug development across all stages. For instance, genetics has also been used to de-select a target based on safety concerns (e.g., guanylate cyclase 2C) or to increase confidence in efficacy (e.g., PCSK-9). The mouse model of the human population (MMHP) has been used as a preclinical tool to understand potential genetic diversity in the human population (e.g., acetaminophen, isoniazid). Genetics can also address variability challenges and provide solutions during the clinical phase (e.g., CCR5) and post-marketing phase (e.g., Simvastatin). In summary, these examples illustrate how precision medicine approaches can inform toxicological assessments throughout the stages of drug development and are an important tool that needs to be understood and used by toxicologists.
  • 野村 大成
    セッションID: SL4
    発行日: 2017年
    公開日: 2018/03/29
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     放射線や化学物質の被曝が、がん等障害を引き起こすことはよく知られている。また、胎児期(子宮内)被曝によっても、生まれた子供には、より早期にがんが発生することが、実験動物(マウス、ラット)だけでなくヒトにおいても確認されている。親の被曝によって、子孫に遺伝的影響-突然変異等-が発生することは、膨大な数のマウスを用いて証明された(通称“100万匹マウス実験”等)。さらに、親の被曝により子孫にがんや形態異常のようなヒトにもよく見られる疾病が発生することもマウス、ラットだけでなく魚類でも報告されている(マウス実験は“大阪レポート”と呼ばれる)。ヒトにおいても、放射線被曝(診断用X線被曝、核実験、原発事故被曝等)により、次世代にがん、形態異常や突然変異の発生に関する論文報告もあるが、広島・長崎被爆者の子供においては、近距離被爆(<2.0Km)と遠距離被曝(>2.5Km)群の間(外部被ばく線量0.01Gy以上と未満)での障害発生の差が明らかにされていないのが現状である。
     本学会特別講演においては、50年にわたるマウスを用いた研究の経験から、「放射線や化学物質の継世代影響」の特徴(生殖細胞発育過程での感受性の違い、線量・線量率効果、マウス系統差、次世代影響の遺伝性、生後環境因子との複合効果、遺伝的不安定性の誘発と蓄積、等)を紹介し、種々の疑問点についての検証を行う。また、ヒトへの外挿の問題点の克服のため、これまでのヒト被曝集団での被曝形態等に検討を加え、マウス実験成果からの検証を行うとともに、チェルノブイリ原発事故以来、ロシア連邦小児放射線防護研究センターの所有する膨大な継世代的影響調査(被曝兵士50万人の子孫、高濃度汚染地域住民の子孫10万人における次世代影響)と基盤研・大阪大学における継世代影響研究に関する日ロ国際交流事業について紹介し、未来世代への障害防護について提言できればと思う。
  • 豊國 伸哉
    セッションID: SL5
    発行日: 2017年
    公開日: 2018/03/29
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    地球の生命体において鉄は必須であり、高等生物の生命は鉄・酸素・食物によって紡がれる。細胞内で電子の流れを作り制御された化学反応を行うのが酸素の主な役割であるが、体内に取り込まれた酸素の数%は活性酸素・フリーラジカルとなり生体分子に切断・修飾・重合などの傷害を与える。この反応は2価鉄触媒によるFenton反応として1894年より認識されていた。当初放射線の生物作用として理解されたが、1968年SOD発見により活性酸素・フリーラジカルの化学反応が細胞内で常時発生していることが認識されるようになった。発がんは1980年代に始まるがん遺伝子・がん抑制遺伝子の概念の確立により、論理的に理解されるようになった。発がん要因分類として、環境因子・習慣・職業曝露・食習慣・感染症・慢性炎症・遺伝的要因などが列挙され、それを防ぐような手立てが取られてきた。しかし日本では1981年以降、がんが死因の第1位であり右上りである。2014年には英国男性で初めてがんが死因の第1位になった。死因としてのがんの独走は今のがん予防法に大きな疑問を投げかける。私はこれまでの研究より、がんの独走を私たちが酸素と鉄を使用する宿命と理解したい。Wild typeのラットにFenton反応を起こすことでヒトのがんのゲノム変化と酷似したがんが発生することはこの仮説を強く支持する。アスベストや多層カーボンナノチューブによる発がんも異物発がんで基本的には過剰鉄を介するものであり、ラットとヒトで極めて類似したゲノム変化が見られることも注目に値する。これまでの観察により、これらの動物発がんは1ヶ月程度までの初期変化と正比例関係にあることは、毒性学にとって極めて重要であると考えたい。鉄の制御こそが今、がん制御に重要であると考えられる。鉄は一旦、血液内に入ると、体外への積極的な排泄経路はない。50才を過ぎると基礎代謝も低下し、女性は閉経を迎え、鉄が余分になる。私が年2回の全血献血を推奨する所以である。
  • Jingqi FU, Yongyong HOU, Hongzhi ZHENG, Zhiyuan LIU, Zhou ZUO, Peng XU ...
    セッションID: SL6
    発行日: 2017年
    公開日: 2018/03/29
    会議録・要旨集 フリー
    Nuclear factor erythroid 2-related factor 1 (NFE2L1, also known as NRF1), an ubiquitously expressed CNC-bZIP protein, is an important regulator of antioxidant response, proteasome homeostasis, genetic stability, mitochondrial respiration, inflammation, lipid metabolism and cell differentiation. With regard to the relevance of NRF1 to toxicology, emerging evidence reveals that toxic metals, such as arsenic, may activate NRF1-mediated adaptive antioxidant response. In addition, silencing of Nfe2l1 may affect various types of cells to the toxicity of oxidative stressors and other toxicants. Recently, we found that silencing of Nfe2l1 in mouse pancreatic β-cells, led to a phenotype markedly resembling pre-T2D conditions with disrupted glucose metabolism and impaired insulin secretion. The impaired glucose responsiveness due to Nfe2l1 silencing is likely a result of aberrant expression of a group of glucose metabolic enzymes. The findings demonstrated an important role of NRF1 in regulating glucose metabolism and insulin secretion in pancreatic β-cells and characterized NRF1 as a key transcription factor that regulates the coupling between glycolysis and mitochondrial metabolism as well as insulin secretion. On the other hand, mature adipocyte-specific knockout mice (Nfe2l1(f)-KO) developed age-dependent leanness and abnormal fat distribution. Notably, adult Nfe2l1(f)-KO mice exhibited a dramatically reduced mass of subcutaneous adipose tissue (SAT). Histomorphometric analysis of SAT and visceral adipose tissue invariably showed adipocyte hypertrophy and severe adipose inflammation in Nfe2l1(f)-KO mice. Moreover, Nfe2l1(f)-KO mice exhibited a metabolic syndrome with reduced ectopic lipid accumulation. Mechanistic studies revealed that Nfe2l1 deficiency disturbed the dynamic of lipolysis in adipocytes, leading to adipocyte hypertrophy followed by inflammation, pyroptosis, and insulin resistance. The findings established a novel role of NRF1 in regulating adipose tissue plasticity and metabolic profile, the disruption of which can lead to altered fat distribution and impaired glucose and lipid homeostasis. Taken together, our studies highlight the important regulatory roles of NRF1 in metabolic homeostasis of glucose and lipid. Clearly, the relevance and importance of NRF1 in mechanistic toxicology and risk assessment of toxicants, in particular oxidative stressors, need further investigation.
教育講演
  • 姫野 誠一郎
    セッションID: EL1
    発行日: 2017年
    公開日: 2018/03/29
    会議録・要旨集 フリー
     カドミウム(Cd)はイタイイタイ病の原因物質であり、富山県の水田土壌汚染が過去に問題となった。しかし、現在最も土壌中Cd濃度が高いのは、亜鉛鉱山が多い日本の米どころ秋田県である。日本人の腎臓中Cd濃度は欧米よりはるかに高い。秋田県では、Cd対策として湛水管理が行われている。これは収穫期の水田に水を張って還元状態を作り、土壌中のCdSがCdイオンとなって溶出するのを抑える手法である。しかし、還元状態となった土壌からは逆にヒ素(As)が溶出しやすくなる。土壌中でFeと複合体を作っているAs(V)が還元され、As(III)として遊離されるからである。イネはSiを高蓄積する植物であり、Siを根から取り込む輸送体がAs(III)も取り込む。つまり、イネはAs(III)を蓄積しやすい植物である。これまで、日本人は魚介類からAsを多く摂取しているが、その化学形態はアルセノベタインなどのほぼ無毒性のAs化合物であり、問題ないと考えられてきた。しかし、無機のAsに注目すると、日本人の主要な無機As摂取源は米であるがわかった。国際的にも無機As摂取源としての米の問題は注目されており、codex委員会は精米中の無機Asの濃度として0.2 ppmという厳しい値を最近勧告した。日本は、Cd対策とAs対策のトレードオフを解決する必要に迫られている。近年、Cdがイネの根から吸収される機構についても研究が進み、Mnの取り込みを行う輸送体が関わっていることがわかった。米は日本人の主要なMn摂取源である。この輸送体を重イオンビーム法で変異させた米は、ほとんどCdを蓄積しないことが明らかとなり、すでに新品種として各地で試験的に栽培が開始されている。このように、Cd, Mn, As, Fe, Siなどの輸送に関する細胞レベルから水田・土壌レベルまでの研究の進歩が、日本のCd対策、As対策に貢献しつつある。
  • 黒田 悦史, 石井 健
    セッションID: EL2
    発行日: 2017年
    公開日: 2018/03/29
    会議録・要旨集 フリー
     アジュバントはワクチンに添加されている免疫増強剤であり、ワクチンの種類によってはなくてはならないものです。現在日本で認可されている主なアジュバントはアルミニウム塩(アラム)であり、安全性が高いアジュバントとして多くのワクチンに添加されています。しかしながら、アラムがどのような作用機序で免疫系を活性化するのかについては不明な点が多く残されています。またアラムのみならず、多くの粒子状物質(尿酸塩結晶やシリカなど)もアジュバントとして働くことが知られていますが、その作用機序も詳細には明らかにされておりません。さらに最近話題になっているPM2.5などの大気中の微細粒子もアジュバント作用を介してアレルギー性炎症などを誘導していると考えられています。
     近年の免疫学の発展により、T細胞やB細胞を主体とする獲得免疫の誘導には、マクロファージや樹状細胞を主体とする自然免疫の活性化が必須であることが明らかにされています。そのためアラムを含めた粒子状物質の多くが何らかの形で自然免疫を活性化すると考えられています。最近になり、アジュバント活性を有する粒子状物質の多くが免疫細胞の細胞死を誘導し、そこから遊離される死細胞由来因子(内因性デンジャーシグナル)が自然免疫の活性化に重要であることが報告されてきています。
     このように、ある種のアジュバントはそれ自身がアジュバントとして機能するのではなく、細胞死を介して内因性のアジュバント(内因性デンジャーシグナル)を誘導する「アジュバント誘導物質」として働くと考えられます。このような観点から毒性研究は医薬品の副作用の研究だけでなく、新規アジュバントの探索/開発という点においても重要であると言えます。本教育講演では、アジュバントによる細胞死やデンジャーシグナルを介した免疫活性化のメカニズムについて私たちの研究成果を含めながら紹介したいと思います。
シンポジウム1 インビトロ・インシリコ手法による全身毒性予測評価の現状と課題
  • 吉成 浩一
    セッションID: S1-1
    発行日: 2017年
    公開日: 2018/03/29
    会議録・要旨集 フリー
     医薬品、農薬、工業化学物質などの様々な化学物質の安全性評価は主に動物試験の結果を基に行われているが、コストや動物愛護の観点からインビトロ及びインシリコ手法による動物試験代替法の開発が強く求められている。しかし、全身毒性を評価する重要な試験である反復投与毒性試験については代替法の開発は全く進んでいない。反復投与毒性試験の代替法開発が困難な大きな理由として、標的臓器が多様で機序が複雑なことに加えて、試験系を構築するために必要な化学物質情報の不足があると考えている。一般に、ある臓器毒性を予測するインビトロ試験やインシリコ手法を開発するには、手法構築とその評価・検証のために、その毒性を発現する化合物(陽性対照)と発現しない化合物(陰性対照)を学習用化合物として多数必要とする。したがって、ラットの反復投与毒性を予測するためには、多数の化学物質のラット反復投与毒性試験結果が必要であるが、高品質の反復投与毒性試験情報を搭載した公的データベースは世界的に限られている。また、医薬品による肝障害を予測するためにはヒトでの肝毒性発現の有無が明確な多数の医薬品が必要となる。米国FDAなどによりヒト臨床での有害作用報告がデータベース化されているが、背景情報が不足していること、肝毒性を起こさない医薬品の情報はほとんどないことなどの問題がある。これらのことから演者らは毒性試験データベースの構築や既存のデータベースを利用した毒性予測評価系の開発に取り組んでいる。本講演では、演者らの取り組みを紹介し、インビトロ・インシリコ手法による肝毒性予測の現状と課題について議論したい。
  • 山田 隆志
    セッションID: S1-2
    発行日: 2017年
    公開日: 2018/03/29
    会議録・要旨集 フリー
    化学物質の全身毒性の予測のためには、信頼性のある試験データを用いて予測モデルを構築し、どのような根拠に基づいて判断したかを確認できる透明性が重要である。そして、適切な類似性の仮説の設定に加えて、代謝やメカニズムの情報等を活用し、不確実性を減少させることが必要である。我々はこのような考えのもとで、有害性評価支援システム統合プラットフォームHESSを開発し、そのコアとなる反復投与毒性試験データをOECD QSAR Toolboxへ提供するとともに、国内外諸機関とデータ共有を行ってきた。現在は食品安全委員会から公開されている食品健康影響評価書の毒性試験結果のデータベース化に取り組んでいる。海外でも毒性データベースの開発が精力的に進められている。欧州食品安全機関EFSAは、安全性評価に用いた毒性試験結果をOpenFoodToxと名付けたデータベースとして今春公開し、香料や農薬の再評価の効率化やインシリコモデルの開発促進に役立てることを目指している。また、米国環境保護庁USEPAは、全身毒性のデータベースToxRef DBについて、データを大幅に更新したバージョンを公開することになっている。医薬品分野では、欧州革新的医薬品イニシアティブIMIの傘下において、製薬企業、学術機関と中小企業との官民パートナーシップであるeTOXプロジェクトの成果物として、市販薬と開発中止薬の前臨床データからなる標準化した毒性データベースが開発された。信頼性のある毒性試験データの共有は、データベースのケミカルスペースを拡大し、毒性予測モデルの構築・改良のために有用である。そして、製品開発プロセスの効率化や実験動物の使用の削減に貢献し、行政における安全性評価の高度化に寄与することが期待される。
  • 安部 賀央里, 頭金 正博
    セッションID: S1-3
    発行日: 2017年
    公開日: 2018/03/29
    会議録・要旨集 フリー
     化学物質の毒性評価では実験動物を用いた毒性試験が行われるのが一般的だが、時間短縮、コスト削減、また3Rの観点からインシリコでの毒性予測手法の開発が求められている。特に反復投与毒性試験で観察される毒性所見は、作用機序が複雑であること、化学物質の構造の多様性などの問題から、いわゆる古典的な定量的構造活性相関(QSAR)によるアプローチでは予測が困難である場合が多い。そこで本研究では、人工知能と呼ばれるディープラーニング、ランダムフォレスト、サポートベクターマシーンなどの機械学習法を用いて化学物質の構造から反復投与毒性を予測するQSAR手法の開発を目指した。演者らは毒性評価において重要な臓器である肝臓に注目し、反復投与毒性試験において無毒性量(NOAEL)の設定に影響を及ぼすことが多い肝細胞肥大を予測するモデルを構築した。内閣府食品安全委員会で公開されている毒性試験情報や有害性評価支援システム統合プラットホーム(HESS)を用いて、農薬等を対象としたラットの28日間以上の反復投与毒性試験から肝細胞肥大に関する毒性所見と試験条件等の情報を収集した。次に該当する化学物質の構造情報を表す記述子を計算し、機械学習法によるモデル構築を行い、予測精度、及びROC曲線の曲線下面積(AUC)を使用してモデル性能の評価を行った。統計解析ソフトRを用いた解析の結果、全てのモデルにおいて約80%の予測精度、AUCは0.8以上の値が得られた。また、適用領域と呼ばれる予測可能な化学物質の範囲を設定し、予測モデルの信頼性を評価した。本研究により、信頼性の高い大規模な毒性情報を用いて、多種多様な化学物質を網羅的に解析することで、機械学習法による反復投与毒性の予測手法の構築が可能であることが示唆された。
  • 竹下 潤一
    セッションID: S1-4
    発行日: 2017年
    公開日: 2018/03/29
    会議録・要旨集 フリー
     化学物質の有害性評価において、動物実験代替法の開発が国際的に求められている。しかし、反復投与毒性試験に関してはその開発はほとんど進んでいない。そこで、ラットのインビボデータベースと化学物質の分子記述子を用いてラット肝毒性を判別する統計モデルの構築を試みた。しかし、克服すべき問題点が2つあった。(1)モデルの説明変数の候補である分子記述子の数が学習用化合物の数よりも多い。(2)毒性を示す化合物数が、毒性を示さない化合物数に比べて少ない(学習データが不均衡データである)。そこで本研究では、主要な肝毒性マーカーである血中ALTレベルの上昇を例とし、この2つの問題点を克服した判別モデルを構築する方法を提案した。有害性評価支援システム統合プラットフォーム(HESS)に搭載されているラット反復投与毒性試験データより、28日間試験結果が報告されている176化合物を抽出した。次に、ALT上昇について1000 mg/kg体重/day未満のLOELが報告されている化合物に「Strong」、それ以外の化合物に「Weak」とラベル付けを行った。一方、すべての化合物の分子記述子をDRAGON6により計算した。そして、本研究ではロジスティクス回帰モデルを用いて、判別モデルを構築した。(1)の問題を解決するために、非階層的クラスタリング手法のひとつであるk-medoids法を用いることで、統計的に代表的な説明変数の選択を行った。(2)の問題を解決するために、SMOTEアルゴリズムを適用することで、毒性を示す化合物群のサンプルサイズを人工的に増やした。その結果、説明変数が10個以下のシンプルな判別モデルを構築することができた。また、その予測精度は75%以上であった。本研究により、統計的工夫により、分子記述子の情報からのみであってもある程度高精度な反復投与毒性の判別モデルを構築できることが示された。
  • 水口 賢司
    セッションID: S1-5
    発行日: 2017年
    公開日: 2018/03/29
    会議録・要旨集 フリー
    コンピュータを用いたモデリングは、創薬の多くのステージで既に一定の地位を確立している。特に、数多くの可能性を追求する必要のある、標的探索、スクリーニングや最適化それぞれの初期段階において、インフォマティクス解析はこれから一層重要な役割を果たすと考えられる。インシリコ創薬の基盤技術の中でも、遺伝子、タンパク質、疾患、化合物などのデータが有機的に統合されたデータベースの構築は最も重要なものと言える。我々は、創薬の初期研究における支援を目的としたTargetMineデータウェアハウス(http://targetmine.mizuguchilab.org)を開発し、感染症や呼吸器疾患に関連する新規の制御因子などの予測と実験的な検証に成功してきた。また、安全性評価のためのトキシコゲノミクスデータ統合解析プラットフォームToxygates(http://toxygates.nibiohn.go.jp)やアジュバントデータベースを開発している。さらに、AMEDの「創薬支援インフォマティクスシステム構築」プロジェクトでは、薬物動態、心毒性、肝毒性の基礎データの収集とデータベース化及びそれに基づく予測システムの構築を目的にした事業を展開している。本講演では、これらのデータベース構築の際に必要となるデータ統合についての問題点を議論し、統合解析プラットフォームによる具体的な解析例を紹介する。
  • 額田 祐子
    セッションID: S1-6
    発行日: 2017年
    公開日: 2018/03/29
    会議録・要旨集 フリー
     化学物質のヒト健康影響を正確に評価することは、健やかな生活を維持するために重要である。歴史的に化学物質の安全性評価は動物試験を中心に行われてきた。近年、動物を用いない安全性評価法が着目され、動物試験削減はもとより、毒性メカニズム理解、ひいては毒性予測への活用を目的に世界的に研究が進められているが、全身毒性については反応の複雑ゆえ動物を用いない安全性評価体系の構築には至っていないのが現状である。
     ヒト健康影響のうち、薬剤性肝障害は、医薬品においてしばしば認められる副作用の一つであり、時として重篤な影響を及ぼすため、医薬品の肝臓への影響を理解することが極めて重要である。医薬品以外の化学物質においても、肝臓は非臨床の反復投与毒性試験の主要な毒性ターゲットとなっており、肝影響のヒトにおけるリスクを正確に見積もることが求められる。
     今回、動物を用いない全身毒性に関する安全性評価体系構築を目指した企業の取り組み例として、肝毒性に焦点をあてた取り組みを紹介する。現在、ヒトにおける毒性リスクを開発早期に把握するため、肝毒性の懸念を取り逃さない高感度の評価体系構築を目指し、化学物質の構造や物理化学的性質に基づく毒性予測システムであるin silico評価と、肝毒性の主要な影響である肝細胞障害性、胆汁うっ滞、脂質代謝異常に着目したin vitro評価を組み合わせた評価体系を検討している。現状では、異なるアルゴリズムを基に開発された複数のin silicoシステムを活用することで感度よく毒性ポテンシャルを検出可能であり、in vitro評価により、化学物質がどのような影響を及ぼしうるか(Mode of Action: MoA)を理解することが可能であると考えている。
     本シンポジウムでは、我々の取り組みの他、世界の代替法開発の潮流を踏まえて代替法による評価の今後の展望や課題についても議論したい。
シンポジウム2 カーボンナノチューブの「剛性」と発がん性(アスベストとの比較)
  • 菅野 純
    セッションID: S2-1
    発行日: 2017年
    公開日: 2018/03/29
    会議録・要旨集 フリー
     多層カーボンナノチューブ(CNT)の発がん性については、アスベストで明らかとなった繊維性発癌の知見に基づくいくつかのモデル試験を含む動物試験が行なわれ、中皮腫に加えて肺腺癌も誘発する事が明らかにされた。アスベストと言えば中皮腫が有名であるが、ヒトにおける主な標的は、肺がんであり、タバコなどの交絡因子の問題が常にあるものの、中皮腫症例の2~数倍と言われている。また、肺がんの病理組織型は、腺癌に限定されず、扁平上皮癌を含むあらゆる上皮系腫瘍を含むことがヒトでは報告されている。大きく肺がんと中皮腫を分けて考えた場合でも、その誘発機構は、違いがあるのか否かも含め、明確にされて来てはいなかった。特に、太さや硬さが異なる蛇紋石族(serpentine)の白アスベスト(crisotile)と、角閃石族(amphibole)の青アスベスト(crocidolite)や茶アスベスト(amosite)などの発がん性の差異について、発癌標的、異物肉芽腫や線維瘢痕の有無、用量相関性の差異、など、不明な点が多い。その様な状況でも、演者が問い合わせたヒト・アスベスト症例に経験のある医師や病理学者、毒性学者は、押し並べて、硬い軟い、太い細いに関わらず、「繊維は吸入した場合、危ない」、との意見であった。それにも拘わらず、一部で「白アスベストのように細く柔軟なCNTは発がん性が低い」という論議を生んだ背景には、アスベストによる繊維発がん機構の解明が、残念ながら多種にわたるCNTの評価に利用できるほどには進んでいなかった事が考えられる。
     今般の多種のCNTにわたる毒性研究を概括すると、繊維状粒子の形状と剛性、投与経路に依存した発がんメカニズムが存在する可能性が示されつつある。本シンポジウムでは、アスベストの臨床病理から得られる知識を最大限利用し、様々な分野で市場化が進みつつあるCNTを用いた製品の市場化動向を配慮し、様々な形状を持つ繊維状粒子の総合的なリスクの検証や今後必要となる研究分野についての討論、特にKnowledge Gapの所在が明らかになれば幸甚である。
  • 井内 康輝
    セッションID: S2-2
    発行日: 2017年
    公開日: 2018/03/29
    会議録・要旨集 フリー
     石綿(アスベスト)は、IARCによって発がん物質とされているが、繊維状ケイ酸塩鉱物の総称であり、蛇紋石族(クリソタイル)と角閃石族(クロシドライトなど)に分かれる。繊維状とは、顕微鏡レベルでアスペクト比が3:1以上の粒子として確認された場合である。そのうち、クリソタイルの化学組成は、ほぼ等量のSiO2とMgOからなり、Feを含まない。光学顕微鏡や低倍率の電子顕微鏡での観察では、クリソタイルはしなやかにカールしているようにみえる。また、クリソタイルは、体内で溶解する、あるいはマクロファージによって貧食される、また、表面がプラスに帯電しているため鉄蛋白を吸着しにくいなどの性質から、石綿小体(アスベスト小体)を形成し難く、石綿繊維あるいは石綿小体の計測では、石綿への曝露状態を評価しにくいとされている。
     1980年代から疫学的調査では、クリソタイル曝露者のがんによる死亡リスクの上昇は明らかでなく、クリソタイルの肺の発がんリスクはアモサイトの1/10、クロシドライトの1/50とされてきた。しかし2000年代に入って、10μm以上の長くて細いクリソタイルは、肺がんあるいは石綿肺のみならず、中皮腫についても発がんリスクを上げるとの指摘がみられ、発がん性に関する見解は一定であるとはいい難い。クリソタイルによる発がん機序としては、マクロファージによる不完全な貧食作用(frustrated phagocytosis)がもたらす活性酸素種(reactive oxygen species, ROS)の産生によるDNA損傷などが考えられている。実験的には、ラット腹腔内へのクリソタイルの投与によって肉腫型中皮腫が生じると報告されるが、その要因としてはクリソタイルが局所に体内鉄を集めることが重視されている。
     ナノマテリアルによる発がんは、クリソタイルによる発がんと同様の機序によるかもしれない。
  • 藤田 克英, 納屋 聖人, 竹原 広, 片浦 弘道, 江馬 眞, 本田 一匡
    セッションID: S2-3
    発行日: 2017年
    公開日: 2018/03/29
    会議録・要旨集 フリー
    単層カーボンナノチューブ(CNT)の平均長が異なる分散液をF344雄性ラットの気管内に単回投与し、投与後104週までの慢性呼吸器毒性を比較した。平均長8.6 µm(長尺)試料について0.2または1.0 mg/kg、及び平均長0.55 µm(短尺)試料について1.0 mg/kgを投与し、26、52、104週後の呼吸器の反応を病理組織学的検査により評価した。104週観察用には各群50匹を使用した。いずれの剖検時点においても各CNT投与群に共通して肺の黒色、褐色及び灰色斑点がほぼ全例に観察された。短尺投与群にのみリンパ節の黒色化または灰色化が、傍胸腺リンパ節、肺リンパ節及び縦隔リンパ節において散見された。短尺投与群では52週及び104週時点においてほぼ全例に被験物質沈着を伴う炎症性変化、マクロファージの被験物質貪食像及び肺胞の線維化が観察された。これらの頻度は長尺投与群で低かった。長尺投与群ではほぼ全例に被験物質の沈着を伴う終末細気管支の線維化及び終末細気管支上皮の消失が認められた。短尺投与群では、これらの細気管支の変化は示さなかった。気管支/肺胞上皮の腫瘍が104週経過後の媒体投与群、長尺高用量投与群、短尺投与群でそれぞれ2、1、9例に認められたが、いずれも統計学的有意差はなかった。以上の結果から、長尺CNTの大部分は細気管支部で沈着し炎症性変化を起こすのに対し、短尺CNTは相当量が肺胞まで到達し持続的炎症を引き起こすものと考える。投与後26週の肺細胞を用いてin vivoコメット試験を実施したところ、各CNT投与群に% tail DNAの増加は認められず、肺に対する遺伝毒性を示さないことが示唆された。本発表の一部は、国立研究開発法人新エネルギー・産業技術総合開発機構(NEDO)の委託業務「低炭素化社会を実現するナノ炭素材料実用化プロジェクト」の結果から得られたものである。
  • 津田 洋幸, 徐 結苟, William T ALEXANDER, David B ALEXANDER, Mohamed Ahmed Mah ...
    セッションID: S2-4
    発行日: 2017年
    公開日: 2018/03/29
    会議録・要旨集 フリー
    多層カーボンナノチューブ(MWCNT)の発がん性試験には吸入暴露法が薦められているが、専用施設と高額な嫁動費用が必要であるために、現状でMWCNT-7について実施されたのみである(肺発がん性あり)。MWCNTは世界で300トン以上生産されているが、慢性毒性・発がん性試験は未実施である。本研究では吸入暴露装置を使わない低予算で実施できる経気管肺内噴霧投与(TIPS))法を開発してきた。方法:1)in vivo-in vitroマクロファージ(Mφ)負荷試験:10週齢ラットMWCNTを投与後に肺より採取したMφを初代培養に移して得られた上清は、ヒト由来のA549(肺がん細胞)、Met5A(中皮細胞)、MESO-1/2(上皮型/肉腫型悪性中皮腫細胞)に対して増殖活性を示すことを明らかにした。
    2)肺内噴霧投与(TIPS法)試験: MWCNT-N (Nikkiso)、MWCNT-7(Hodogaya、IARC Group 2B・動物発がん物質)、crocidolite (UICC grade, IARC Group 1・ヒト発がん物質)について、2週間に8回(計1.0~1.5mg/ラット)投与後の肺と胸膜の短期・長期毒性・発がん性について解析した。
    結果:短期(投与終了時)屠殺群では肺胞と臓側胸膜の持続炎症と中皮の増殖が観察され。胸腔洗浄液中にはMWCNTと炎症細胞(Mφ、好中球、リンパ球等)がみられた。肺組織と胸腔洗浄液には主としてMφ由来のCCL種が高値であり、活性化Mφの関与が考えられた。投与終了後2年観察ではMWNNT-N (Nikkiso)とMWNCT-7 (投与量1.5mg/ラット)ではいずれも肺または胸膜中皮に発がんが認められた。本法は短期気管内投与後に観察するのみであり、MWCNTの発がん性試験法として簡便にして安価な方法と考える。
シンポジウム3 日本中毒学会合同シンポジウム:低分子量ガス体の基礎と臨床
  • 伊関 憲
    セッションID: S3-1
    発行日: 2017年
    公開日: 2018/03/29
    会議録・要旨集 フリー
     硫化水素は自然界に広く存在する毒性ガスで、腐乱臭を呈し空気よりやや重い。火山帯や温泉で発生する他にも、下水道、ゴミ処理場、石油精製工場などでも発生する。硫化水素は人体に対して吸入濃度により様々な症状を発現する。チトクロムオキシダーゼ阻害の作用だけではなく神経毒としての作用があり、高濃度の硫化水素を吸入すると中枢神経系へ素早く移行する。特に呼吸中枢を含む、脳幹に選択的に取り込まれ、1000ppm以上を吸入した場合、意識消失、呼吸停止を来たし死亡する。
     硫化水素中毒の原因は、自然災害、労働災害、自殺に分けることができる。自然災害の典型的な被害は温泉地や火山帯での事故である。火山地帯で無風、曇りなどの天候と窪地の条件により硫化水素が高濃度になり、立ち入った観光客などが被害に遭っている。温泉では2014年に北海道足寄温泉での硫化水素事故以来、環境省では入浴施設での規制を行っている。しかし、源泉では依然として高濃度の硫化水素の中で勤務が行われ、温泉管理者に対しての対策が取られていない。
     労働災害ではマンホールでの硫化水素の事故が年間数例発生している。現場では高い硫化水素濃度だけではなく低酸素環境のため、死亡者が発生する。このような環境で作業する場合には酸素濃度18%以上、硫化水素濃度が10ppm以下であることが求められている。
     自殺については、日本国内で2008年に硫化水素自殺が頻発した。警察庁の発表では2008年1月から11月での自殺者は1007名になったとされている。これは硫化剤の六一〇ハップ(または石灰硫黄合剤)と酸性洗剤のサンポールを混ぜて発生させている。日本では下火になったものの、この硫化水素自殺は海外に波及し、アメリカやイギリスでも同様の事例が頻発している。
  • 藤田 基, 鶴田 良介
    セッションID: S3-2
    発行日: 2017年
    公開日: 2018/03/29
    会議録・要旨集 フリー
     一酸化炭素(CO)は有機物の不完全燃焼により発生するガスである。COはヘモグロビンに酸素よりも250倍高い親和性を持っていることから、急性CO中毒では低酸素血症を主体とする症状を呈する。また、急性期の症状が改善した後に、数日から数週間後に認知機能障害やパーキンソンニズムなどの精神神経症状をきたす事が知られており、CO中毒間歇型(Delayed neurological sequelae, DNS)と呼ばれている。CO中毒の転帰は、急性期の低酸素症による中枢神経障害を含む臓器障害と亜急性~慢性期における間歇型の発症により決定される。
     急性CO中毒の治療は、酸素投与による体内のCOのwash outが基本であり、高気圧酸素(HBO)治療が行われる。急性期におけるHBO治療の利点はCOへモグロビン(COHb)濃度の半減期を短縮することにあり、動脈血COHb濃度を50%とした場合の半減期は、大気圧下で320 分、100%酸素投与で80 分、2.5 気圧の高気圧酸素下で23分である。
     CO中毒間歇型の発症予防にHBO治療の有用性が認められたWeaverらの報告1)以後、急性CO中毒に対してHBO治療が施行されている。しかしながら、その後のRCTでは間歇型の予防に対するHBO治療の優位性が示されておらず2)、現状では急性CO中毒に対するHBO治療は明確なコンセンサスを得られていない。
     我々が、一酸化炭素中毒レジストリーCOP-J study参加希望施設76施設を対象にアンケートを行った結果、急性CO中毒患者にHBO治療を行う施設は回答を得られた46施設中33施設(69%)であった。HBO治療の適応として、全例行う:8施設(24.2%)、COHb濃度10%以上で行う:11施設(33.3%)、COHb濃度20%以上で行う:9施設(27.3%)、CO長時間曝露:17施設(51.5%)、意識障害がある場合:19施設(57.6%)、その他:5施設(15.2%)であった(複数回答あり)。また、CO中毒間歇型の治療を行っている施設は17施設(35%)であり、そのうちHBO治療を行うとした施設は15施設(88%)であった。
     HBO治療の施行も含め、CO中毒の急性期治療は一定したものはなく、各施設により様々であった。今後急性期の治療法のエビデンスの構築およびコンセンサスの確立が必要と考えられる。

    引用文献
    1) Weaver LK, et al. N Engl J Med 2002;347:1057-67.
    2) Annane D, et al. Intensive Care Med 2011;37:486-92.
  • 赤池 孝章
    セッションID: S3-3
    発行日: 2017年
    公開日: 2018/03/29
    会議録・要旨集 フリー
    近年、システインパースルフィド(CysSSH)などの活性イオウ・ポリスルフィドが生体内で大量に合成され、強力な抗酸化活性や親電子物質の解毒代謝機能を発揮していることが明らかとなった。しかしながら、活性イオウ・ポリスルフィド分子種の生成機構や機能については不明な点が多い。最近我々は、タンパク質ポリサルファ化とCysSSH生合成機構を解析するなかで、タンパク質翻訳酵素:アミノアシル-tRNA合成酵素の一つであるシステインtRNA合成酵素(cysteinyl-tRNA synthetase, CARS)が、高いCysSSH合成活性をもっていることを見出した。すなわち、システインを基質に効率よくCysSSHを生成し、これをtRNAに取込むことで、翻訳時にポリスルフィド化タンパク質を生理的に合成(protein polysulfidation)していることが明らかとなった。この様なユニークな翻訳共役型CysSSH産生機構は種横断的に発現されており、例えば、真核細胞・哺乳類細胞においては、細胞質に存在するCARS1とミトコンドリアに局在するCARS2にも強力なCysSSH生合成能があることを発見した。さらに、ミトコンドリアにおいて、CARS2より産生された遊離型のCysSSHは、ミトコンドリア機能制御することが分かった。一方で、CARS2によって産生されたCysSSHが、ミトコンドリアより細胞質に放出され、細胞全体のCysSSH主要な供給源になっていることが明らかとなった。本講演では、この様CARSのユニークな生理機能に基づき発揮される全く新しいエネルギー代謝系であるイオウ呼吸について最新の知見を紹介する。
  • 木村 英雄
    セッションID: S3-4
    発行日: 2017年
    公開日: 2018/03/29
    会議録・要旨集 フリー
     毒ガスとしてしか認識されていなかった硫化水素(H2S)が、1989年に哺乳類の脳に存在する事が報告されたのを契機に、H2S生理機能の研究に着手した。
     H2Sが脳においてcystathionine β-synthaseによって生合成され、神経伝達を調節する事を1996年に報告し、H2Sがガス性シグナル分子であることを提唱した。翌年、血管平滑筋においてはcystathionine γ–lyaseによって合成され、一酸化窒素(NO)との相乗効果による血管弛緩を報告した。この報告はまた、その後のH2S―NOクロストーク研究を拓くこととなった。そして、血圧調節、細胞保護、血管新生、インスリン分泌調節、抗炎症など、その多様な作用が次々と明らかになった。
     さらにこれらの研究が基となり、H2SよりもS原子数の多いSが直鎖状につながった非ガス性ポリサルファイド(H2Sn, n は 2以上)がtransient receptor potential channelを活性化することを報告、続いてH2S3 (HSSSH)、H2S2 (HSSH)を脳内に同定、その生合成酵素3-mercaptopyruvate sulfurtransferaseを決定し、H2Snがシグナル分子であることを提唱した。現在ではそのNrf2核内移行促進による抗酸化遺伝子群転写亢進、癌抑制因子PTEN制御、protein kinase G1α活性化による血管平滑筋弛緩を介した血圧調節などが報告されるに至っている。
  • 末松 誠, 加部 泰明
    セッションID: S3-5
    発行日: 2017年
    公開日: 2018/03/29
    会議録・要旨集 フリー
    肝臓や脳には莫大な量のCOを生成する活性があり、それぞれ微小血管の拡張および収縮の制御に関係している。肝臓では肝細胞からのCOで伊東細胞のグアニル酸シクラーゼが活性化し類洞血管が拡張、脳のNeurovascular unitでは神経細胞からCOが生成され、astrocyteに発現するH2S生成酵素Cystathionine beta-synthase (CBS)が受容体となり、低酸素でCOが低下するとCBSの阻害が解除されることによりH2Sを介した血管拡張が作動する(文献1)。近年我々はこれら以外のCOの受容体を探索するべくアフィニティナノビーズを用いたCO感受性たんぱく質を探索し、Progesterone receptor membrane component type-1 (PGRMC1)を同定した。このたんぱく質は機能未知であったが、固形腫瘍に豊富に発現しており、EGF受容体やCytochrome P450との相互作用が知られているがその構造機能相関は未知であった。PGRMC1は1分子あたり1つのヘムが配位し、2分子が5配位のヘム同士のスタッキングで2量体を形成し、EGF受容体やcytochrome P450と相互作用し、それらの標的分子の機能を活性化することが明らかになった。その病態生理学的意義と薬物による機能制御の可能性について講演で触れたい。
シンポジウム4 ケミカルエコロジーと毒性学
  • 野村 泰治
    セッションID: S4-1
    発行日: 2017年
    公開日: 2018/03/29
    会議録・要旨集 フリー
     植物が産生する代謝産物は大きくは一次代謝産物と二次代謝産物に分けられる。一次代謝産物は種を越えて普遍的に存在し、なおかつ生命維持に必須な化合物群を指すのに対して、二次代謝産物は種ごとに産生される化合物が異なっており普遍性はない。したがって、植物二次代謝産物は構造の多様性に富み、その総数は20万種類を超えるとも見積もられている。二次代謝産物は生命維持に必須ではなく、位置づけとしては「存在することで環境中での生存を有利にするもの」、すなわち「無いよりは有る方がマシ」な化合物群であり、植物にとっての存在意義が明らかにされているものは多くない。そのうち最も広く受け入れられているものとしては、抗菌・殺虫等の生物活性を有する二次代謝産物による生体防御への寄与が挙げられる。一方で、植物における存在意義はどうであれ、抗腫瘍、抗炎症、鎮痛等の顕著な薬理活性を示すものの医薬への利用をはじめとして、香料、染料、食品などへの利用など、植物二次代謝産物は私たち人間にとっても有用なものである。一方で、ヘロインやマリファナなどの麻薬やタバコなどの嗜好品も二次代謝とは切っても切れない関係にあり、これらは植物二次代謝利用の負の側面であろう。植物にとっての有用性と人間にとっての有用性のいずれに主眼を置くかに関わらず、二次代謝産物の生合成経路を明らかにすることは、基礎科学の観点からだけでなく、耐病性育種や効率的な物質生産法の開発といった応用を図る上でも重要なものであり、植物二次代謝研究における主要な研究命題の一つである。植物二次代謝産物の多様性は多様な生合成酵素によって生み出されているものであるので、生合成研究には‘新奇’酵素の発掘という側面もある。本講演では、演者が研究対象としてきた生物活性二次代謝産物の生合成を取り上げ、生体防御との関連性を中心に紹介し、基礎・応用の両面からその意義について議論したい。
  • 深津 武馬
    セッションID: S4-2
    発行日: 2017年
    公開日: 2018/03/29
    会議録・要旨集 フリー
     非常に多くの生物が、特定の微生物を体内に恒常的に保有しています。このような現象を「内部共生」といいますが、最高の空間的近接性で成立する共生関係であり、きわめて高度な相互作用や依存関係がみられます。このような関係から、しばしば新規な生物機能が創出されます。共生微生物と宿主生物が一体化して、ほとんど1つの生物のような複合体を構築することも珍しくありません。
     共生関係からどんな新しい生物機能や現象がうまれるのか?共生することにより,いかにして異なる生物のゲノムや機能が統合されて1つの生命システムを構築するまでに至るのか?共に生きることの意義と代償はどのようなものか?個と個、自己と非自己が融け合うときになにが起こるのか?
     今回は特に陸上生態系の主役たる動物群、昆虫類に焦点をあて、共生微生物の代謝系を取り込むことにより可能となったさまざまな環境適応の進化について、私たちの最新の研究成果を中心にご紹介します。
  • 中川 博之
    セッションID: S4-3
    発行日: 2017年
    公開日: 2018/03/29
    会議録・要旨集 フリー
    カビ毒(マイコトキシン)とは、カビの二次代謝産物の中でヒトや家畜に毒性を示す物質の総称である。穀類等の農作物に着生したカビが死滅してもカビ毒は残留することが多く、通常の加工調理程度の加熱処理や環境変化では分解・除去が困難である。このため、汚染が問題となるカビ毒については飼料や食品等における濃度基準値が設定されている。これまでに数多くのマイコトキシンが発見・報告されているが、中毒事例があるのはそのうちの一部である。例えば、ムギやトウモロコシの赤かび病菌として知られるFusarium属の一部はトリコテセンやゼアラレノン等のカビ毒を産生する。これらのカビ毒はヒトや動物の体内において代謝・減毒化されることが知られており、グルクロン酸抱含体等が代謝物として知られている。生体外異物を代謝する機構は植物にも存在する。植物体内においては、カビ毒は糖を付加されることで減毒化され、さらに液胞に輸送される。このようにして生成されるカビ毒の配糖体は「マスクドマイコトキシン」とも呼ばれている。マスクドマイコトキシンは分子量や物理化学的性質が元のカビ毒とは異なるため従来の分析法では検出されないが、腸内細菌等によって加水分解されてカビ毒を遊離する。このため、カビ毒の潜在ハザードとして注目されている。一方、フモニシンと呼ばれるカビ毒は、加熱処理等により分子内のアミノ基に糖が結合した誘導体を生じることが報告されている。糖が結合したカビ毒であるためマスクドマイコトキシンと混同されがちであるが、化学的な反応で生成することから、マスクドマイコトキシンの定義からは区別されるべきであると言われている。このような経緯から、最近ではカビ毒の糖誘導体に対して広く「モディファイド(修飾された)マイコトキシン」という名称が使われている。本講演では、これらカビ毒の糖誘導体についてその特徴や体内動態等に関する最近の知見も含めながら紹介する。
  • 水川 葉月, 野見山 桂, 田辺 信介, 池中 良徳, 中山 翔太, 石塚 真由美
    セッションID: S4-4
    発行日: 2017年
    公開日: 2018/03/29
    会議録・要旨集 フリー
    臭素系難燃剤であるポリ臭素化ジフェニルエーテル(PBDEs)は、薬物代謝酵素の働きにより水酸化PBDEs(OH-PBDEs)に代謝され、酵素による抱合作用を受けた後、体外へ排泄される。近年、OH-PBDEsの曝露経路にはPBDEsの曝露とその水酸化代謝由来に加え、海藻やシアノバクテリアなどが生成する海洋天然生成物の取り込みが重要視されている。また、同じく海洋天然生成物であるメトキシPBDEs(MeO-PBDEs)を体内に取り込み、脱メチル化によりOH-PBDEsが生成することも報告されている。さらに、ブロモフェノール(BPhs)も難燃剤など工業用製剤として使用され、海洋天然起源の生成物としても報告されている。OH-PBDEsやBPhsは甲状腺ホルモンと類似の構造を持つことから、血中の甲状腺ホルモン輸送タンパクに競合的に結合し、甲状腺ホルモンの恒常性撹乱や脳神経系への悪影響を引き起こすことが懸念されている。
    本研究では、ネコやイヌなど陸棲哺乳類の血中に残留するハロゲン化フェノール類を分析し、汚染実態や残留特性、リスクについて考察した。その結果、全ての陸棲哺乳類の血中から天然および人工起源の臭素化フェノール類が検出され、特にネコで高値であった。また、検出された異性体組成から生体内の臭素化フェノール類の大部分は、餌から取り込んだPBDEsや天然起源のMeO-PBDEsが体内で変化した代謝生成物であると推察された。とくに、海産物を主原料とするキャットフードでは高濃度のMeO-PBDEsやBPhsが検出され、主要な曝露源となっていることが判明した。ネコではグルクロン酸抱合酵素の欠損による水酸化代謝物の感受性は高いことが予想され、本種はハロゲン化フェノール類のハイリスクアニマルであることが推察される。元来陸棲の肉食種であるイエネコに魚類を原料とするペットフードを与えることで、ネコの健康悪影響を引き起こしている可能性も考えられ、更なるリスク評価が重要課題と考えられた。
シンポジウム5 毒性解明に向けた薬物代謝・動態研究の融合 / Collaboration of drug metabolism/pharmacokinetic and toxicological researchers for understanding of toxicity
  • 横井 毅
    セッションID: S5-1
    発行日: 2017年
    公開日: 2018/03/29
    会議録・要旨集 フリー
     多大な費用と人的資源を必要とする医薬品開発において、承認に至る新薬の数は年々減少してきている。新薬に要求される薬効及び安全性のハードルが年毎に高くなってきているが、開発中止の要因については、近年大きな変化が報告されている。1990年頃には薬物動態及び生物学的利用能が問題となった開発中止が全体の40%を占めていたが、2000年には約10%まで急激に低下し、さらに今日までにゼロ%になったと言われている。1990年から2000年頃までに、薬物動態研究、特に薬物代謝に関する研究が著しく進展した。さらに、2000年から今日まで、その研究成果を実際の創薬に活かすことを目指した研究成果が結実した時期であり、また、臨床における適切な薬物療法に貢献できる情報も発信している。こうした薬物代謝・薬物動態の情報は、医薬品開発におけるリード化合物の選択に、毒性発現の解明に、治験における有用性と安全性の確保に、臨床における個別薬物療法の実践において重要な役割を担っていると認識されるようになった。一方、開発途中において、安全性に起因する中止は、1990年から今日まで25年以上に渡って、約30%と報告されており、数値上の改善は認められていない。毒性発現を予測・低減・回避することができれば、この分野の研究にさらに大きな期待が集まると考えられる。特に現状では、薬物性肝障害(DILI, drug-induced liver injury)の発現が、臨床試験中止及び市販後の撤退の主な原因の一つとなっている。以上の背景から、本シンポジウムでは薬物代謝・薬物動態の研究領域と医薬品開発との関わりとその進歩について、ADMET(Absorption、Distribution、Metabolism、Excresion、Toxicity)の視点から解説し、最近の研究動向を取り上げ、毒性分野における将来を展望する。
  • 玉井 郁巳
    セッションID: S5-2
    発行日: 2017年
    公開日: 2018/03/29
    会議録・要旨集 フリー
    薬物毒性の多くは投与量(濃度)依存的であるため、体内薬物濃度を調節する薬物代謝酵素と薬物トランスポーターの関与の有無、さらに関与する場合は相互作用や遺伝子多型の影響を考慮することが必要となる。薬物トランスポーターについては、薬物間相互作用(DDI)による臨床上リスクの懸念がある重要分子として肝OATP、腎OAT、OCT、MATEならびに消化管を含め複数臓器で影響するBCRPとP-糖タンパク質がある。いずれも多様な医薬品が基質あるいは阻害薬となるためDDI上の問題となる。通常、DDIや遺伝子多型による薬物動態変動の臨床的リスクは血中薬物濃度で判断されるが、有害作用の多くは細胞・組織中濃度に依存する。血液脳関門に発現するP-糖タンパク質などは薬物の組織移行を妨げているため、活性低下は組織中濃度の増大、即ち毒性発現のリスクを上げる。しかし、移行組織が小さい脳のような場合は局所組織での移行性上昇が必ずしも血中濃度変動を伴うほど大きくない。即ち、薬物代謝酵素の場合と異なり、組織移行にトランスポーターが関与する場合、組織中濃度を単純に血中濃度からは推定できない。DDIで変動が生じる場合は、局所組織での相互作用Local-DDIとして、血中濃度変動を観測できるSystemic DDIと区別して考慮する必要がある。演者はLocal DDIの例として、BCRPで制御されるドネペジルの心移行性が併用薬シロスタゾールによるBCRP阻害のために上昇することによる心毒性のリスクを報告した(DMD, 44:68-74(2016))。一方、薬物が生理的トランスポーター活性変動させる場合もある。胆汁酸排泄に働く肝胆管腔側膜のBSEPの阻害は肝細胞内胆汁酸濃度を上昇させ肝毒性のリスクとなる。このようにトランスポーターは多様な薬物や生理物質の血中・組織細胞内濃度調節に働くため、多面的に薬物の影響を考慮することが望まれる。
シンポジウム6 継世代影響広域企画:環境要因による多世代・継世代影響 そのメカニズムと考察
  • 増村 健一
    セッションID: S6-1
    発行日: 2017年
    公開日: 2018/03/29
    会議録・要旨集 フリー
    遺伝子突然変異は、様々なDNA損傷(鎖切断、脱塩基、修飾等)が不完全なDNA修復やDNAポリメラーゼの複製エラーを経て、遺伝情報が書き換えられることによって生じる。体細胞突然変異はがんの原因となり、生殖細胞突然変異は次世代個体に遺伝して遺伝性疾患等の要因となる。近年、次世代シークエンサー(NGS)を用いたヒトゲノム配列の大規模解析が行われるようになり、様々な疾患と関連する遺伝子変異が発見されている。ヒトの生殖細胞系列では、世代あたり数十個の一塩基変異(SNV)がゲノム中に新たに生じると考えられている。生殖細胞突然変異の誘発はヒト集団のゲノムの多様性にも負荷を与え得るが、環境化学物質が生殖細胞に突然変異を誘発し次世代にどのような遺伝的リスクを生じるかを評価する手法は確立されていない。化学物質が生殖細胞および次世代個体のゲノムに与える影響を評価するための基盤的研究として、トランスジェニックマウス遺伝子突然変異試験とゲノム解析を用いた検討を行った。遺伝毒性発がん物質であるエチルニトロソ尿素(ENU)を雄マウスに投与し、無処理の雌と交配して生まれた次世代マウスの全エキソーム解析を行った。SNVの親子間比較によってde novo変異を検出し、次世代突然変異頻度を算出した。次世代個体のゲノムにおいて変異頻度の増加とENUに特徴的な変異スペクトルが認められ、父親マウスに投与した変異原物質の用量依存的に子マウスゲノム中のde novo変異が増加することが示された。ゲノム解析によって遺伝子突然変異を直接検出する手法は、化学物質の生殖細胞変異原性と次世代影響の評価に有用であることが示唆された。
  • 野原 恵子, 岡村 和幸, 鈴木 武博
    セッションID: S6-2
    発行日: 2017年
    公開日: 2018/03/29
    会議録・要旨集 フリー
     C3Hマウスは雄が壮年期に肝腫瘍を発症しやすい系統であり、自然発症した肝細胞癌やdiethylnitrosamineなどの化学物質によって発症を促進した肝細胞癌の動物モデルとして多用されている。雌C3Hマウスの妊娠期(妊娠8-18日)に無機ヒ素を投与すると、子世代(F1)雄の肝腫瘍発症率が増加することが報告されていたが、私たちのグループはさらに孫世代(F2)雄でも肝腫瘍の発症率が増加することや、正常肝細胞の接着能が低下することを見いだした。またヒ素曝露群と対照群のF1雌雄の組み合わせ交配の結果から、ヒ素群F1の雄の子であるF2雄で肝腫瘍が増加することを見いだした。この結果は、ヒ素群F1雄の精子が肝腫瘍増加の形質をF2に伝えることを示唆した。無機ヒ素曝露を開始した妊娠8日目は、F1胎児の体内に生殖細胞の前駆細胞である始原生殖細胞が出現する時期とほぼ一致する。そこで本現象の主要なプロセスは、1)ヒ素曝露によるF1胎児期における始原生殖細胞の変化、2)始原生殖細胞から分化したF1精子の変化、3)F1精子の変化が受精によってF2に持ち込まれる、4)F1精子からF2に持ち込まれた変化の中のある要因が肝臓において腫瘍を増加させる、と想定してメカニズム解析を進めてきた。これまで主に、F2肝臓で腫瘍を増加させる要因となるDNAメチル化変化と遺伝子発現、およびそのメチル化変化の誘導につながる精子でのエピジェネティック変化、に着目して解析を行った。本シンポジウムでは私たちのこれまでの結果をお示しし、討論をしたい。
  • 岡田 由紀, 山口 幸佑, 牧野 吉倫, 朴 聖俊, 加藤 由起, 中井 謙太, 白髭 克彦
    セッションID: S6-3
    発行日: 2017年
    公開日: 2018/03/29
    会議録・要旨集 フリー
     エピジェネティック修飾と総称されるメチル化、アセチル化などのクロマチン上翻訳後修飾は、時に「細胞記憶」とも呼ばれるほど安定であり、親細胞の修飾パターンが細胞分裂を越えて娘細胞に継承される。近年はさらに、エピジェネティック修飾が生殖細胞を介し、世代を越えて子孫に受け継がれる現象が注目を集めている。一方でエピジェネティック修飾は、栄養状態やストレスなど様々な環境因子の影響を受けて変化する。即ち、環境ストレスによって変化した親のエピジェネティック修飾が子孫に継承され、子孫の表現型や疾患発症リスクに影響する可能性が強く示唆される。実際マウスやラットを用いた実験では、栄養ストレスを受けた父親の精子から生まれた仔において、代謝性疾患のリスクが上昇することが報告されている。
     上記の現象は、環境ストレスが精子のエピゲノム状態を変化させ、それが子孫においても残存することを示唆するものである。しかし精子は成熟過程でクロマチンが高度に凝集し、クロマチンの主要構成因子であるヒストンは体細胞に比較して1%程度しか残存していない。さらにこの残存ヒストンが、精子ゲノム中のどこに局在するかについても、現在議論が分かれているところである。
     本講演では、近年盛んに行われている精子エピゲノムの次世代シーケンス解析とその問題点について、我々の知見を交えて紹介すると共に、その受精後の変遷と機能について議論したい。
  • 種村 健太郎
    セッションID: S6-4
    発行日: 2017年
    公開日: 2018/03/29
    会議録・要旨集 フリー
     エピジェネティクスを担う主たる機構として、DNAメチル化様式とヒストン修飾様式が挙げられる。精子におけるDNAメチル化様式は、受精後の初期発生段階で一部のインプリント領域等を除いて大部分が初期化されることが知られている。また、ヒストン修飾様式に関しても、精子発生における精子完成過程に精細胞系列のヒストンの大部分はプロタミンに置換され、受精後にプロタミンがヒストンへの置換される為、DNAメチル化様式同様に初期発生段階で初期化される。こうしたことから、精子のエピジェネティクス様式が次世代個体の表現型に与える影響は、極めて限定的なものであると考えられてきた。しかしながら、近年、雄個体を取り巻く様々な環境要因によって、精子のエピジェネティクス様式に変化が生じ、その変化が次世代個体の表現型として顕在化する可能性が示されつつあり、その担い手として精子の残存ヒストンの変化と精子DNAのメチル化様式の変化が挙げられる。
     一方で、様々な化学物質が個体レベル、あるいは細胞レベルでのエピジェネティクス様式に影響を及ぼすことが報告されており、その中には、一般に環境化学物質として知られる化学物質も幾つか含まれている。そこで本シンポジウムにおいては、内分泌かく乱作用を有することも疑われているビスフェノール Aおよび、その代替候補化学物質であるビスフェノール AFを用いた検討例について紹介したい。具体的には、一日耐用摂取量(TDI)程度のビスフェノール Aおよびビスフェノール AFを、雄マウスに対して長期に渡り飲水投与を行った後における、マウス精巣における精子発生過程の各分化段階での精細胞系列、およびマウス精巣上体精子に生じたエピジエピジェネティクス様式について紹介する予定である。また、こうした精子を介した次世代個体への影響についても議論したい。
  • 石井 俊輔
    セッションID: S6-5
    発行日: 2017年
    公開日: 2018/03/29
    会議録・要旨集 フリー
     様々な環境要因により変化した形質が遺伝する現象は、ラマルクによる獲得形質の遺伝に似た面もあり、多くの研究者の興味を集めて来た。また精神ストレス、病原体感染、栄養条件などの影響が長期間持続する現象は、精神疾患の持続、衛生仮説、胎児プログラミング仮説などと関連することが示唆され、疾患発症メカニズムを理解するためにも重要である。最近の研究により、これらの現象がエピゲノム変化の記憶・遺伝であることが示唆されている。しかし、環境要因によるエピゲノム変化のメカニズム、エピゲノム変化が遺伝するメカニズムなど、多くの重要な事柄が不明である。
     ATF/CREBスーパーファミリーに属するATF2は私達が最初に同定した転写因子であり、様々な環境要因に呼応して、ストレス応答性キナーゼp38によりリン酸化される。そして最近の一連の研究から、以下の事が示された。1)ATF2関連因子は、ストレスがない時にヒストンH3K9トリ或はジメチル化酵素をリクルートして、ヘテロクロマチン構造を形成し、転写を抑制する。2)外部環境ストレス、精神ストレス、病原体感染などにより、ATF2関連因子がp38でリン酸化され、クロマチンから遊離すると、ヘテロクロマチン構造が壊れ、転写が誘導される。3)ストレスが無くなっても、ヘテロクロマチン構造は完全には復元されず、部分的に壊れたヘテロクロマチン構造とbasalな発現レベルの高い状態が長期間維持される。4)熱ショックなどの外部環境ストレスによる上記のようなエピゲノム変化は、精細胞でも生じ、次世代に遺伝される。
     私達は現在、マウスとショウジョウバエを用いて、栄養状態と精神ストレスによるエピゲノム変化がATF2関連因子を介して起こり、それが次世代に遺伝することを示すデータを得ている。本発表では、環境要因によるエピゲノム変化の世代を超えた遺伝についての研究の現状を紹介し、議論したい。
シンポジウム7 ストレスバイオロジーから分子毒性学への展開
  • 大谷 直子
    セッションID: S7-1
    発行日: 2017年
    公開日: 2018/03/29
    会議録・要旨集 フリー
    「細胞老化」とは正常細胞にDNAダメージなど発癌の危険性のある強いストレスが加わった場合に誘導される不可逆的細胞増殖停止である。この細胞老化という現象はアポトーシスとならぶ重要な発癌防御機構であると考えられている。我々はこれまで培養細胞を用いて、細胞老化誘導の分子機構の解明に取り組み、CDKインヒビターであるp16やp21の発現が細胞老化の誘導に重要であることを示してきた。さらに、p16やp21遺伝子発現を生体内でイメージングするマウスを開発し、細胞老化が生体内においてはいつ、どこで、どのような状況で生じるのかについて明らかにしてきた。しかし、アポトーシスとは異なり、細胞老化をおこしても細胞が死滅せず長期間生存し続けることから、細胞老化は、初期には癌抑制機構として働くが、長期的には生体になんらかの慢性的な影響を及ぼす可能性があると考えられる実は最近、細胞老化をおこすと、様々な炎症性サイトカインが大量に分泌されることが明らかになった。この細胞老化にともなう炎症性サイトカイン分泌現象はsenescence-associated secretory phenotype(SASP)と呼ばれており、慢性炎症や慢性炎症を素地とする発がんの原因となる微小環境を形成する可能性が示唆されている。しかし、細胞老化における炎症性サイトカイン発現の分子機構や、生体内において細胞老化による炎症性サイトカイン分泌(SASP)が引き起こす病態については、十分には明らかになっていない。本シンポジウムでは、最近我々が明らかにしたSASPの分子機構、ならびに生体内で生じるSASPの役割について報告する。
  • 稲田 利文
    セッションID: S7-2
    発行日: 2017年
    公開日: 2018/03/29
    会議録・要旨集 フリー
    生命活動の基盤である遺伝子発現の正確性は、細胞の保持する様々な品質管理機構により保証されている。遺伝子変異により失活したタンパク質は、細胞にとって有害である可能性があるため、細胞の保持する品質管理機構によって認識され除去される。例えば、遺伝病の主要原因変異であるナンセンス変異を持つ異常mRNAは、ナンセンス依存mRNA分解機構(NMD)によって認識され迅速に分解される。我々は、mRNAからタンパク質を合成する翻訳反応の異常を認識し、異常 mRNAと異常タンパク質を迅速に排除する翻訳品質管理の分子機構について研究を進めている。特に、翻訳伸長反応が阻害される結果、mRNA品質管理機構(NGD: No-Go Decay)によりmRNAが分子内で切断され、タンパク質品質管理機構(RQC: Ribosome-bound Quality Control)により合成途中の新生鎖がユビキチンープロテアソーム系で分解される品質管理機構の解析を進めた結果、この異常翻訳の認識には、リボソームのユビキチン化が必須であることを見出した。本シンポジウムではストレス応答におけるリボソーム修飾シグナルに依存した翻訳制御について、最新知見を紹介する。
  • 松沢 厚
    セッションID: S7-3
    発行日: 2017年
    公開日: 2018/03/29
    会議録・要旨集 フリー
     生体や細胞は、常に様々なストレスに晒されており、これらのストレスを正確に捉え、迅速に応答・適応することによって、その恒常性を維持している。この恒常性の破綻は様々な疾患の原因となる。従って、ストレス刺激の種類や強度・持続時間に応じて、ストレス応答シグナルの活性化が厳密に調節制御され、細胞死や免疫応答など適切な生理応答が誘導される必要があるが、その仕組みは良く分かっていない。
     ASK1は活性酸素や病原体など多様なストレスに応答するキナーゼであり、特に活性酸素のエフェクター分子として活性化し、標的分子のリン酸化を介して免疫応答や細胞死を誘導する。最近我々は、ASK1が活性酸素刺激依存的な活性化に伴い、ユビキチン化分解され、不活性化されること、また、ASK1の新規結合分子として脱ユビキチン化酵素USP9Xを同定し、ASK1のユビキチン化分解を抑制し、酸化ストレス誘導性の細胞死を促進することを見出した。一方、ASK1のユビキチン化酵素Roquin-2をsiRNAスクリーニングにより同定し、本酵素がASK1活性化や細胞死誘導に対して抑制的に働くことも明らかにした。興味深いことに、このスクリーニングの過程で、Roquin-2とは別のユビキチン化酵素を新たに同定し、この酵素がASK1の新規活性化因子であり、ASK1阻害因子のユビキチン化分解を促進することを見出した。この阻害因子はASK1のメチル化を介してASK1活性化を制御する。このようにストレス応答シグナルは、ユビキチン化やメチル化、リン酸化など多様な翻訳後修飾の相互作用を介して厳密に制御・微調整されており、この仕組みが、細胞死・生存といった細胞応答のバランス制御や、ストレス刺激の程度に応じた適切な生理応答の誘導に重要な役割を果たしているものと考えられる。本発表では、多様な翻訳後修飾によるストレス応答シグナルの新たな制御システムについて紹介したい。
  • 黄 基旭
    セッションID: S7-4
    発行日: 2017年
    公開日: 2018/03/29
    会議録・要旨集 フリー
     メチル水銀は重篤な中枢神経障害を引き起こすが、それに関わる分子機構はほとんど解明されていない。我々は、発現抑制によりヒト培養細胞に強いメチル水銀耐性を与える転写因子としてtmRT1を見出している。また、tmRT1を介してメチル水銀によって発現誘導され、かつ、メチル水銀毒性増強に関わる遺伝子産物としてオンコスタチンM(OSM)を同定した。tmRT1とOSMの二重発現抑制がメチル水銀感受性に与える影響を検討したところ、両者の発現を同時に抑制しても相加的なメチル水銀耐性度の増加は認められず、tmRT1単独発現抑制細胞と同程度のメチル水銀耐性を示した。また、メチル水銀処理によってOSM遺伝子プロモーター領域へのtmRT1の結合レベルが増加した。以上のことから、tmRT1は転写因子としてOSMの発現を誘導することによってメチル水銀毒性増強に関与していると考えられる。
     OSMはIL-6分子種の1つで、細胞外に放出された後に細胞膜上に存在する受容体OSMRまたはLIFRと結合して細胞内へシグナルを伝達することが知られている。メチル水銀処理によって細胞外のOSMレベルが増加し、また、リコンビナントOSMの培地中への添加によってOSM発現抑制細胞のメチル水銀感受性が上昇した。しかし、OSMRまたはLIFRの発現を同時に抑制させても細胞のメチル水銀感受性はほとんど変動しなかったことから、OSMが示すメチル水銀毒性増強作用にOSMRおよびLIFR以外の受容体が関与している可能性が考えられる。最近我々は、OSMによるメチル水銀毒性増強に関わる受容体を検索したところ、TNF受容体分子種の1つであるTNFR3を同定することに成功した。今回は、転写因子tmRT1によるメチル水銀毒性増強におけるOSMとTNFR3の関与様式について詳細に報告する。
  • 服部 一輝, 一條 秀憲
    セッションID: S7-5
    発行日: 2017年
    公開日: 2018/03/29
    会議録・要旨集 フリー
     個体のエネルギー代謝恒常性を制御する組織として、褐色脂肪組織に近年注目が集まっている。あくまで中性脂肪を蓄えることができる脂肪組織でありながら、「熱」という形でエネルギーを消費することができるこの組織は、ヒトにおいても存在が認められ、肥満をはじめとする疾患の創薬ターゲットとしても認識されている。褐色脂肪細胞に選択的に発現しているUcp1は、ミトコンドリアの膜電位を用いて熱エネルギーを生み出すことができる分子であり、褐色脂肪の機能を語る上で現状最も重要な因子である。しかしながら、褐色脂肪細胞の分化や活性化におけるシグナル伝達機構の詳細は未解明な点が多い。
     今回我々は、分化過程においてPKA-ASK1-p38経路が活性化することでUcp1をはじめとする複数の遺伝子発現が制御され、褐色脂肪細胞の成熟化が導かれていることを見出した。また、初代培養褐色脂肪細胞を用いた検討から、ASK1欠損褐色脂肪細胞では熱産生能が顕著に低下していることが明らかとなった。さらにASK1欠損マウスの褐色脂肪組織においては、Ucp1などの遺伝子発現低下が認められ、個体の酸素消費量制御にも障害が生じていた。この表現型は脂肪細胞特異的なASK1欠損マウスにおいても見受けられることから、脂肪細胞におけるASK1の重要性が伺える。
     細胞死や免疫応答を制御するストレスシグナル因子として位置づけられてきたASK1が、今回新たにエネルギー代謝をも制御することが明らかとなった。本発表では、脂肪細胞におけるASK1の詳細な機能について議論したい。
  • 今井 浩孝
    セッションID: S7-6
    発行日: 2017年
    公開日: 2018/03/29
    会議録・要旨集 フリー
    化合物の毒性を考える上で細胞死のメカニズムは重要である。近年、細胞死にはカスパーゼ非依存性のアポトーシスではないプログラムされた細胞死経路がいろいろ存在していることが明らかになってきた。本シンポジウムでは、酸化リン脂質を還元する酵素であるリン脂質ヒドロペルオキシドグルタチオンペルオキシダーゼ(GPx4, PHGPx)により制御される、脂質酸化依存的な新規細胞死について紹介する。我々はGPx4のノックアウトマウス等の解析から、GPx4を細胞、組織で欠損させると細胞死が誘導され、この細胞死はビタミンEの添加で完全に抑制されることを明らかにした。またGPx4欠損細胞死はGPx4遺伝子破壊にともない24時間後にリン脂質ヒドロペルオキシドが生成し、細胞死は48~72時間後に起きるゆっくりとした細胞死経路をたどり、カスパーゼ非依存性細胞死である。一方、Stockwellらは24時間以内にRas変異がん細胞に特異的に細胞死を誘導する化合物ErastinやRSL3を見出し、鉄キレ−ターや抗酸化剤ferrostatin-1で抑制されることからフェロトーシスと名付けた。Erastinはシスチントランスポーターを抑制し、細胞内グルタチオンを減少させ、RSL3はGPx4に直接結合することにより、どちらもGPx4活性を抑制することにより脂質酸化依存的な細胞死を引き起こすことが報告され、GPx4欠損細胞死と抗がん剤によるフェロトーシスは同じ細胞死経路であると考えられている。しかし、我々はGPx4欠損細胞死を抑制する遺伝子群(Lipo遺伝子群)を同定し、Lipo遺伝子のノックダウン細胞がErastinやRSL3などによるフェロトーシスを抑制できないこと、GPx4欠損細胞死は遊離鉄非依存性であることを見出した。以上の結果は両者は脂質酸化を介してはいるが細胞死のメカニズムは異なることを示している。
シンポジウム8 メタルトキシコロジーを牽引する最先端分析法の現状と展望
  • 保倉 明子
    セッションID: S8-1
    発行日: 2017年
    公開日: 2018/03/29
    会議録・要旨集 フリー
     ある種の植物は,鉛やカドミウムなど有害な重金属濃度が高い環境でも育ち,体の中に高濃度の重金属を蓄積することができる。これらの植物を使った環境浄化技術(ファイトレメディエーション)は省エネルギー・低コストであり,環境にやさしい技術として注目されている。これらの植物は,なぜ有害な重金属を高濃度に取り込んでも枯死しないのであろうか?我々は先進的X線分析技術を駆使して,植物における重金属蓄積機構の解明を目指して研究を行っている。
     放射光X線分析は,(1) 高輝度で微量元素分析が可能,(2) 集光素子と組み合わせると1 µm以下の空間分解能で分析が可能,(3) X線吸収分光法により様々な元素の化学形態分析が可能などの特長をもつ。現在,高輝度の放射光X線マイクロビームの活用により,細胞レベルでの元素イメージングや元素の動態解析が実現しつつある。本講演では,放射光X線分析技術について概説し,シダにおけるヒ素やクロム,セレンの蓄積機構およびタバコBY-2培養細胞におけるカドミウムの蓄積についての研究成果を紹介する。放射光X線分析を利用したメタルトキシコロジーの展開についても議論したい。
  • 鈴木 紀行, 小椋 康光
    セッションID: S8-2
    発行日: 2017年
    公開日: 2018/03/29
    会議録・要旨集 フリー
     近年、金属元素を分析するための様々な技術が開発されてきた。特にスペシエーションと呼ばれる微量元素の化学形態別分析によって、生体内で生合成されるユニークな化合物の構造を明らかにすることができるようになり、複雑な代謝過程が明らかとなりつつある。NMRは通常1Hや13Cが主な測定対象であり、有機化合物やタンパク質の構造解析に汎用されている。しかしながら、セリウムを除く全ての金属元素に磁気モーメントを有する安定同位体が存在するため、NMRは原理的には有機金属化合物や金属タンパク質、金属酵素に含まれる金属元素を直接観測するための有効な手段となりうる。
     セレンは動物にとっては必須元素であり、生体内で化学形態を変えながら代謝されていくという典型元素としての特性と、容易に酸化・還元されるという金属元素としての特性から、極めて特異な生理的機能を発揮しているが、このセレンも77Seが1/2の核スピンを有するためNMRによる測定が可能である。セレンの特筆すべき特徴としてあげられるのが、他の金属元素とは異なり、21番目のアミノ酸であるセレノシステインとして、グルタチオンペルオキシダーゼやチオレドキシンレダクターゼなど25種類のセレンタンパク質の一次構造に組み込まれていることである。食物から摂取されたセレンがセレンタンパク質に取り込まれ、また排泄される過程には様々な化学形態のセレン化合物が関与するため、それらの包括的な分析が可能なNMRは有用と言える。筆者らのグループは、多くのセレン化合物やその標識化合物を合成し、メタロメタボローム研究を展開することで、生体内のセレンの動きを定量的に解析してきた。この技術とNMRによるバイオセレンの分析を組み合わせることにより、今までは直接観測することが困難であった化学種についても詳細に分析することが可能となる。本発表では、これらの最近の知見について紹介する。
  • 宮下 振一
    セッションID: S8-3
    発行日: 2017年
    公開日: 2018/03/29
    会議録・要旨集 フリー
    近年、金属毒性学分野において、誘導結合プラズマ質量分析法(ICP-MS)による単一細胞分析が注目を集めている。ICP-MSを用いた従来の元素分析はバルク分析であり、細胞の元素分析であれば106個といった多数の細胞を溶液化した後、分析に供する必要があった。しかしながら、ここ数年では、細胞を溶液化することなく直接プラズマに導入し、単一細胞からのイオン生成過程を測定する手法が考案されたことにより、細胞1個の元素分析が可能となっている。この手法は単一細胞ICP-MSと呼ばれ、金属毒性研究に資する単一細胞解析アプローチの新手法として、有害金属や金属含有製剤の細胞曝露試験における金属挙動解析に応用されつつある。単一細胞ICP-MSは、原理的に細胞のみならず広く粒子状物質に適用可能であることから、近年では、金属または金属酸化物ナノ粒子を対象とした元素分析(単一粒子ICP-MS)としての活用も広まりつつある。ナノ粒子の特性評価においては、化学組成情報に加えて、粒子径や個数濃度等、多角的な物性情報の取得が重要となるが、単一粒子ICP-MSは粒子径や個数濃度、さらには溶解・凝集状態に関する情報の取得も可能である。この手法はこれまでにナノ粒子含有製品における粒子の特性評価や環境中での粒子の挙動解析に応用されており、ナノ毒性学分野においても、ナノ粒子の細胞曝露試験における新たな粒子挙動解析手法として期待されている。本講演では、単一細胞ICP-MSの話題に焦点を絞り、その国内外の動向を紹介するとともに、これまでに演者らが行ってきたより精確かつハイスループットな細胞分析の実現を目指した分析システムの開発成果、ならびに開発システムを酵母等の微生物の金属分析や微細藻類による金属回収評価に応用した結果について紹介する。
  • 平田 岳史, 槇納 好岐, 小原 聖也, 杉浦 悠毅, トーマス ワルジック
    セッションID: S8-4
    発行日: 2017年
    公開日: 2018/03/29
    会議録・要旨集 フリー
    レーザーサンプリング法を組み合わせたプラズマ質量分析法(LA-ICPMS法)は、高速・高感度元素分析法として様々な分野で広く活用されている。試料前処理が簡便であり、また試料を真空下に設置する必要がないことから、生体組織切片試料の金属元素イメージングに広く応用されている。LA-ICPMS法は、大気圧高温プラズマという非常に強力なイオン源を採用しているため、炭素を含めた主要元素からMo, As, Ni, Cd, Se, Pb等の微量元素までを同時にイオン化・検出できるうえ、高い分析再現性が得られるため、多元素同時・定量的イメージング分析への応用にも期待されている(例えば、平田ほか、2015:Makino et al., 2017)。さらにLA-ICPMS法では同位体を区別して検出できるため、濃縮同位体を用いたラベル手法を用いて間接的に生体分子を検出する手法としても注目を集めている。講演者らの研究グループでは、同一試料切片からLA-ICPMS分析とMALDI分析を行い、金属元素イメージングと生体分子イメージングを取得し、微量金属元素と生体分子の関連を直接解析する試みを続けている。さらにレーザー照射径をより絞り込むことで金属元素イメージングの分析空間分解能のさらなる改善や、レーザー短波長化(紫外線化)・短パルス化(フェムト秒化)により定量性のさらなる向上を図っており、将来的には生体試料中の微量毒性元素の高感度検出や、様々な金属元素の生体内での機能や、動態・拡散挙動の包括的理解に活用できるものと期待している。本講演では、LA-ICPMS法の現状を紹介するとともに、現在、我々の研究グループが開発を進めている次世代の分析装置の毒性学への応用性・拡張性を議論したい。
シンポジウム9 医薬品開発における探索安全性評価の戦略について
  • 藤本 和則
    セッションID: S9-1
    発行日: 2017年
    公開日: 2018/03/29
    会議録・要旨集 フリー
    薬剤標的分子に対する薬理作用で毒性学的な懸念が見出された際に、創薬開発上この懸念をどのように考え、判断し、回避していくかは製薬企業に勤める毒性研究者の大きな課題である。阻害剤やアンタゴニストの場合、基本的にノックアウトマウスのような究極的な機能欠損モデルの表現型のみでそのテーマの開発可能性を否定することはせず、化合物を用いた毒性評価においてそのリスク評価を行うことになる。薬剤標的分子のノックアウトマウスの表現型がその薬剤を用いた毒性試験で得られた所見と同質の場合には、異なる基本構造の薬剤においても同様の毒性が見られるかを確認し、最終的には薬理作用と毒作用のマージンならびにその感受性種差、毒性バイオマーカーの有無などで創薬開発の可否が判断される。一方、発癌性のように発現するまでに時間を要する表現型が薬剤標的分子のノックアウトマウスで観察された場合には、創薬開発の初期の短期反復投与毒性試験や前臨床GLP試験(例えば28日間反復投与毒性試験)でそのリスクを判断することは非常に難しい。また、薬剤標的分子のノックアウトマウスで発癌性を発現する臓器がその薬剤を用いた毒性試験での標的臓器となっている場合には、その毒性表現型が最終的に腫瘍形成に至るのかどうかを判断することは容易ではない。このような事例として、本発表では弊社が経験したRORγtアンタゴニストのケースを報告する。本事例は、最終的には胸腺毒性の感受性種差のためテーマが終了したが、その後のToxicogenomics解析による詳細なMOA解析の結果は、RORγtアンタゴニストで見られた胸腺毒性がRorc遺伝子ノックアウトマウスで見られた胸腺リンパ腫に至る可能性を示唆した。この経験を通して、このような事例で毒性研究者が考慮しなければいけない点を考察したい。
  • 武藤 重治
    セッションID: S9-2
    発行日: 2017年
    公開日: 2018/03/29
    会議録・要旨集 フリー
     医薬開発品の遺伝毒性リスクは通常,複数の遺伝毒性試験を組み合わせる証拠の重み付け(weight of evidence, WoE)やDNA損傷誘発作用や染色体の異数性誘発作用など作用の様式(mode of action, MoA)を考慮して評価される.具体的には,ほ乳動物培養細胞を用いるin vitro遺伝毒性試験で陽性でも2種の異なる組織におけるin vivo遺伝毒性試験で陰性であればヒトでの危険性は低いといった評価である.しかしながら,医薬開発品の特性など考慮すべき事項がある場合はWoEやMoAによる評価のみでは不十分なケースがある.
     ここでは,脳梗塞治療薬として開発中のMP-124の事例を紹介する.MP-124の薬理作用はPoly (ADP-ribose) polymerase (PARP)阻害により発現するが,PARPはDNA損傷を修復する際に重要な役割をもつ酵素であるため,探索安全性評価の段階から慎重な遺伝毒性リスクの評価が必要と考えていた.
     結果的にMP-124はin vitro染色体異常試験およびin vivo小核試験(持続静脈内投与の条件下のみ)で陽性であったが,想定される遺伝毒性誘発メカニズムに基づき詳細な検討・解析を行った結果,一定の投薬量以下であればヒトに対する遺伝毒性リスクは無いものと推定した.このように,医薬品開発においては遺伝毒性試験の結果のみならず,必要に応じて遺伝毒性誘発メカニズムを考慮してヒトのリスクを予測することが大切である.
  • 中野(伊藤) 今日子, 藤川 康浩, 青木 豊彦, 菅沼 彰純
    セッションID: S9-3
    発行日: 2017年
    公開日: 2018/03/29
    会議録・要旨集 フリー
    【背景・目的】E2012はγセクレターゼモジュレーターであり,アルツハイマー病治療薬として開発された。本発表ではラットの反復毒性試験でみられたE2012による白内障のメカニズムおよび予測バイオマーカーについて紹介する。
    【方法】E2012をSDラットに3–1000 mg/kgの用量で単回–13週間反復投与し,経時的に眼科検査,眼の組織検査を実施した。また,白内障の発生と脂質との関連が疑われたため,血漿,肝臓および眼球のコレステロール(Cho)およびその最終前駆体のデスモステロール(Des)含有量,E2012の組織中濃度についても経時的に測定した。さらにin vitroでHepG2 細胞,ラット初代培養肝細胞,および初代培養水晶体におけるCho合成への影響について検索し,ラットミクロソームを用いてCho合成の最終酵素である3β-hydroxysterol Δ24-reductase (DHCR24)への作用を検討した。
    【結果】白内障は投与10-11週に水晶体後極皮膜下に現れ,水晶体線維の変性・膨化を特徴とした。脂質含有量の検討では,白内障に先立ち水晶体中のDes増加とCho減少が持続してみられた。E2012はDHCR24を阻害することで水晶体中のCho合成に影響することが判明した。病変が生じた用量の13週間投与では水晶体中のE2012濃度はDHCR24を阻害する濃度を超えたが,Desが蓄積しない用量では病変はみられなかった。また,Des増加とCho減少は肝臓および血中でもみられ,水晶体の変化に先行してみられた。
    【結論】E2012はラットにおいてCho合成の最終段階のDHCR24を阻害し,水晶体中のDes増加とCho減少が持続することにより白内障を生じることが示された。これらの変化に先立ち血中Des増加がみられ,E2012により誘発される白内障の予測バイオマーカーと考えられた。
  • 梶川 悟, 田畑 肇, 岡田 晃宜
    セッションID: S9-4
    発行日: 2017年
    公開日: 2018/03/29
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    探索毒性評価の目的は,研究ステージでは,より安全な医薬品をいかに効率よく創製できるかにあり,昨年の本学会においてワークショップが企画された。一方,開発ステージにおける探索毒性評価は,各種のGLP毒性試験や臨床試験結果の解釈のための機序解明が目的となる。
    本講演では,アステラス製薬で経験した事例を紹介する。この講演を通じ,開発ステージにおける探索毒性評価の取り組み方について考える一助となれば幸いである。
  • 福井 英夫
    セッションID: S9-5
    発行日: 2017年
    公開日: 2018/03/29
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    医薬品候補化合物の毒性試験で毒性所見がみられた場合でも、無毒性量と臨床用量との間に十分な安全域があれば開発は可能である。たとえ毒性試験で十分な安全域が得られない場合でも、臨床で毒性マーカーをモニターし、副作用を事前に予見できる場合には臨床試験が実施可能である。また、毒性機作研究の結果から、ヒトへの外挿性が否定できる場合には安全域が確保できなくても開発が可能となる場合がある。一般に、糖尿病、高血圧症、ホルモン依存性がんあるいは消化器関連疾患などの治療薬には十分な安全域が求められる。一方、中枢関連疾患、心不全、慢性閉塞性肺疾患、がんあるいは肥満症などの治療薬では有効性と安全性とのバランスが考慮されるため、それらの安全域についてはケースバイケースで議論される。薬理作用により病気の治癒や症状緩和といった利益が大きい場合には、安全性の懸念はある程度許容されることがある。許容されるリスクの大きさは毒性の性質や重篤度だけでは無く、治療対象となる疾患の重篤度や代替治療法の有無などとの比較が重要であり、疾患そのものに対する知識と理解が必要である。
    抗肥満薬GLP-1作動薬でみられたげっ歯類の甲状腺c細胞の過形成・腺腫、ペプチド性抗肥満薬GLP-1/GIP作動薬の小核誘発作用、プロトンポンプ阻害薬などの酸分泌抑制薬によりげっ歯類でみられた胃カルチノイド腫瘍及び精巣間細胞腫、ACE阻害薬・アンジオテンシンII受容体拮抗薬のげっ歯類でみられる体重減少、胃潰瘍あるいは貧血、LH-RH作動薬などの前立腺がん治療薬でみられたげっ歯類の精巣壊死、抗糖尿病薬α-グルコシダーゼ阻害薬の腎細胞腫瘍など、最近の知見や当社における経験も含めて紹介する。本シンポジウムでは各種領域の治療薬での安全域の考え方及び毒性発現機作と種差に基づくヒトへの外挿性評価の重要性について議論したい。
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