愛媛大学沿岸環境科学研究センター 化学汚染・毒性解析部門:環境毒性学(岩田)研究室
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研究内容

はじめに

 人間活動に伴って放出される化学物質の環境影響を評価しようと世界各地で様々な試みがおこなわれています。しかしながら、化学物質が様々な野生生物へ及ぼす影響については、適切な評価法がまだ研究途上にあり、科学的な根拠を基に評価されていない場合が多々あります。例えば、化学物質が環境や生物体内に存在しているからといって、それが悪影響に結びつくのかどうかという問題があります。この問題解決のためには、まず化学物質の暴露量(あるいは体内蓄積量)と生物体内にみられる変化の間に関係があるかどうかを調べる必要があります。さらにその変化が悪影響と関連するのかどうかについても検討しなければなりません。また、化学物質に対する感受性には生物種差があることが知られており、どの生物が敏感・鈍感であるかを把握することも重要です。そこで私たちは化学物質による野生生物への影響の評価法を開発し、それをリスク軽減のために役立てたいと考えています。このような課題を解決するため、現在は次に挙げる三つのテーマに取り組んでいます。
1. シトクロムP450 を指標とした化学物質暴露および毒性影響の評価
  ダイオキシン類やPCB・DDTなど難分解性有機汚染物質(POPs)は、生態系へ移行すると食物連鎖を介して栄養段階高次の水棲哺乳類や魚食性鳥類へ高濃縮されていきます。これに対し、生物はPOPsを含む化学物質の侵入に対して、それらを代謝・排泄しようとする能力を備えています。シトクロムP450(CYP)はこうした役割を担う酵素で、異物代謝酵素の一種です。この異物代謝酵素には数多くの種類(分子種)が存在します。生物は化学物質が体内に侵入してくると、その毒性を軽減するため、化学物質の種類に応じて特定のCYP分子種の量を増やし、それらを代謝・排泄しようとします。このようにCYP分子種の量が増える現象を誘導といいます。一方、CYPは化学物質の代謝のほか、ステロイドや胆汁酸など生物が本来持っている内因性物質の合成・代謝にも関与することが知られています。したがって、生物がPOPsなど化学物質の暴露を慢性的に受けるとすれば、CYPが継続的に誘導され、内因性物質が果たす本来の生理的役割を攪乱してしまうことが予想されます。
 私たちはCYP分子種が化学物質暴露や毒性影響の指標になると考え、野生生物を対象に化学物質の暴露量(あるいは体内蓄積量)とCYP誘導との関係について調査しています。また、野生生物のCYPが化学物質や内因性物質を代謝する能力の種差についても研究しています。
2. 化学物質による細胞内情報ネットワーク攪乱の包括的モニタリング
  生物は化学物質が体内に侵入すると、多様な遺伝子・タンパク質の発現を増減させ、それに反応します。上で述べたCYP誘導もこの反応の一種です。このことは、生物の遺伝子・タンパク質を利用して化学物質による細胞内情報ネットワーク攪乱の状況を調べれば、その支配下にある生理機能への影響について評価できることを意味しています。しかしながら、水圏生物で化学物質曝露に反応する遺伝子・タンパク質は現在でもあまり知られていません。
 そこで私たちは、トキシコジェノミクス・プロテオミクスの手法を水圏生物に適用し、化学物質曝露に反応する遺伝子・タンパク質を包括的にモニタリングする系の確立を目指しています。さらに、化学物質曝露に伴って発現量が変動する新規の遺伝子・タンパク質を発見することができれば、それらの生理機能を解析することにより、どのような影響が生じるかを知ることもできるでしょう。また、それら遺伝子・タンパク質の発現量をモニターすることにより、未知の環境汚染物質の発見も期待できると考えています。
3. 毒性影響の感受性を決定する分子機構の解明
   化学物質による毒性影響は、実験動物種間・系統間でさえ、大きく異なることが知られています。この種間差を説明する一要因として、化学物質の体内侵入時に活性化されるレセプターや異物代謝酵素をコードする遺伝情報の差が考えられています。しかしながら、それらを様々な生物種間で比較・解析した例は極めて少ないのが現状です。また従来の研究ではラットなどの実験動物を用いて他生物種への影響が評価されてきましたが、こうした実験動物での生体反応が個々の水圏生物種に適用できるかどうかは、ほとんど検討されてきませんでした。こうした問題を解決するためには、レセプターや異物代謝酵素の遺伝情報、およびそれらの化学物質との相互作用について、系統学的あるいは生態学的に重要な水圏生物に着目し、その種間差を比較・解析することが不可欠です。
  そこで私たちは、多様な生物種のレセプターや異物代謝酵素の遺伝的差異が化学物質との相互作用(感受性)にどう影響するのかについて研究しています。化学物質に対する鈍感種・敏感種を体系的に比較すれば、感受性を決定する分子機構の解明も可能だと考えています。