研究報告

バイオアッセイで環境をはかる
城内 智行 *・服部 聡 *・道山 晶子 *・吉次 祥子 *・入佐 英紀 *はじめにる可能性がある分野との有益な情報を得ることがでʻバイオアッセイʼ は ʻ生物応答ʼ に言い換えられ，きた。そこで，当協会において研究会を立ち上げて，化学物質等に対する生物学的な応答を分析する方法

平成 23 年 6 月以降，更なる情報収集と試験技術の習である 。その一例として，ある物質が生物に異常得を進めてきたところである。

1

1）

本稿では，バイオアッセイの日本を含めた世界的または斃死を発生させる濃度を分析する ʻ毒性試験ʼ

な動向と将来展望をまとめるとともに，当協会の試が挙げられる。

験技術のこれまでの習得状況と今後の展開を紹介す

環境中には，低濃度であっても多様な化学物質がる。

含まれており，これら化学物質の生態系への毒性影
響や複合影響については，ほとんど分かっていないのが現状である。近年は，安全・安心な水環境を確

2

各国のバイオアッセイに関する動向

保し，水質汚濁や有害な汚染による水生生物等への化学物質に対するある特定の生物反応を，公的に悪影響を未然に防止するために，河川等の公共用水認証を受けたバイオアッセイで明らかにし，試料の域および事業場などの排水中の多様な化学物質を総有害性を導き出す方法は生態影響試験と称される。

合的に管理する手法が求められている。

新規化学物質の登録・規制に関する法律は，経済協

このような中，平成 23 年 4 月に，福岡県からバイ力開発機構（OECD）により既に世界的に標準化さオアッセイの結果の解釈に関して相談を受けたのをれており，化学物質が環境中に排出されることを想きっかけに，当該分野に関する文献調査を行うとと定して生態影響試験の実施が義務づけられている 2）。

もに専門家にヒアリングを行う機会を得た。バイオこれらの試験では，化学物質を単独で水に溶解させアッセイにおいては，日本の基準化・法令化は欧米て，様々な生物を用いたバイオアッセイが実施され，諸国に対して立ち遅れているものの，今後，発展すその毒性が事前に評価される。
一方で，排水や環境水に関する試験では，その基準や試験方法の整備は，国で大きな差がみられる。
アメリカ，カナダ，ＥＵ諸国における排水管理は，
図 1 に示すように水質調査（化学的監視），生物調査（生物学的評価），バイオアッセイ（毒性試験）の 3本立て 3）となっており，バイオアッセイは環境をはかるツールの一つとして重要な位置を占めている。
中でもアメリカは，バイオアッセイによる排水管魚類によるバイオアッセイの状況* 一般財団法人 九州環境管理協会

理を制度化し，その普及に積極的に取り組んでいる

バイオアッセイ研究会
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表1

図1

欧米諸国の排水管理

欧米諸国の WET 試験生物

3）3）

国である。アメリカ環境保護庁は，バイオアッセイによる環境評価および管理手法として WET（WholeEfﬂuent Toxicity， 全 排 水 毒 性 試 験 ） シ ス テ ム を1995 年に導入した 4）。WET システムでは，最終的な目的として，「国内の水域の物理化学的及び生物学

表2的に元の状態を維持，回復させること」が掲げられ試験生物の比較

3）ており，これに基づいて水生生物保全基準といった水質環境基準が策定されている。WET 試験は州で管理され，頻度，結果の解釈はそれぞれの目的に応じて設定される。
カナダも，バイオアッセイによる環境監視の技術が先行している国の一つであり，過去 20 年間にその技術革新を進めてきている。カナダ環境省は，1990
年以降，水，底質，土壌における有害物質および混所と短所をあわせもつため，試験目的に応じて選択合物に関する毒性試験の実施に関する 22 の標準生物することが重要である。

学的試験法の文書を出版した 。プログラム開始以

アメリカなどでは既に 20 年ほど試験を運用してき降，これまでに 15 の生物学的方法の文書が改正されているため，様々な問題点も指摘されている 3）。特た。に問題視されているのは，試験結果のばらつきに関

3）

ドイツは，欧州の中でもっともバイオアッセイへするものである。複数の試験所で試験を同時に行っの取り組みが活発で，排水令において 5 種のバイオた場合，矛盾した結果が出ることも少なくない。試アッセイを定めている 。

験所の能力に影響される場合もあるため，試験所の5）認定には厳しい基準が設けられている。

アジア諸国では，欧米にくらべ基準化などで立ち遅れているが，2011 年に韓国がアジアで初めてWET システムを導入して，排水管理を始めた 3）。韓3

わが国のバイオアッセイに関する動向と展望

国では，ミジンコを対象生物とした試験だけを導入

日本では，もっぱら化学物質の人に対する健康影しており，欧米諸国では 2 種以上の複数種を対象と響や有機汚濁物質等による富栄養化の防止が環境行しているのに比べると簡易型の試験となっている。

政の主流で，化学物質が及ぼす野生生物等の生態試験方法は，細菌，藻類，植物，無脊椎動物，魚系への影響については十分な政策がとられていな類など多くの種を対象としたものが基準化されておかったが，近年その重要性が認識されるようになり，り，中でも表 1 に示す細菌，藻類，ミジンコ類，魚1999 年以降になって，関係法令の整備が行なわれて類の試験法は多くの国の公的な試験方法となっていいる。2003 年に化審法が改正され，化学物質の登る 2）3）。試験生物は，表 2 に示すようにそれぞれ長録に生態影響試験が義務付けられるようになった 6）。
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Pseudokirchneriella subcapitata の生長阻害試験，ニセ表 3 日本の化学物質の生態影響評価への取り組み

ネコゼミジンコ Ceriodaphnia dubia の繁殖阻害試験，ゼブラフィッシュ Danio rerio の発生阻害試験が検討されており，複数試験機関によるパイロット試験が実施されている。
試験方法に関しては，これらの 3 手法の試験の作業が煩雑で期間が長いため，試験を実施できる機関が少なく，WET 導入後に試験を全国に展開することが困難であるとの指摘がある 10）。より簡易なヒメダ

また，生態影響試験には，優良試験所基準（GLP，カ Oryzias latipes やオオミジンコ Daphnia magna によGood Laboratory Practice）が設定されており，試る急性毒性試験をまずは導入することや，韓国の事

験機関は登録が必要となった 。

例のようにいずれかひとつの試験に絞ることも検討

7）

されている 11）12）。

一方，排水や環境水の管理においては，バイオアッセイは義務付けられていない。しかし，未知の化学

このように，日本の WET 試験は導入一歩手前の物質や複数の物質の総体的な生物影響に対して，従段階になっており，導入時期は 1 〜 2 年後と考えら

来の水質規制だけでは対応が難しいとして，バイオれる。WET 試験の導入後は，自治体発注の環境調査

アッセイ導入の検討を数年前から始めており ，環の中でバイオアッセイが一項目として標準化される

境省と独立行政法人国立環境研究所が中心となって，ことが予想され，将来的には需要が増える可能性を排水管理手法の検討を継続しているところである。

大いに秘めている。

8）

国立環境研究所では，有識者による「WET 手法等による水環境管理に関する懇談会」を設置して検4討を行っている 。環境中や事業場排水中の化学物

4-1. 研究のスケジュール

9）

当協会における取り組み

質による影響を総合的に把握するため，影響の低減

このような背景の中，当協会ではバイオアッセイを図るアメリカ WET システムを参考にしたバイオ研究会を立ち上げて，WET 試験に必要な知識と技術アッセイによる排水管理の国内への導入を推進しての習得を進めてきた。2 年計画で，藻類，ミジンコ類，いる。試験方法としては，アメリカで一般的な緑藻魚類の急性と慢性毒性試験技術を習得し，GLP への表4

研究スケジュール

44登録を目指している（表 4）。

B. ミジンコ急性遊泳阻害試験
水系食物連鎖における一次消費者である動物プランクトンを対象とし，化学物質に 48 時間曝露した際

4-2. WET試験技術の習得技術習得が必要な 5 つの試験の概要を以降に示す。の半数影響濃度 EC50 から，動物プランクトンに及ぼこれまでに実施した標準物質による試験の結果は，す影響を把握する。

試験マニュアルで示されている値の範囲内であり（図2,3，表 5），すでに藻類生長阻害試験，オオミジンコ

C. ミジンコ繁殖阻害試験

急性遊泳阻害試験，ヒメダカの急性毒性試験の 3 手

水系食物連鎖における一次消費者である動物プラ法の技術を習得したところである。あわせて，標準ンクトンを対象とし，化学物質に 21 日間曝露した際作業手順書（SOP）を作成した。ミジンコ繁殖阻害の半数影響濃度 EC50 から，動物プランクトンの繁殖試験と魚類初期生活段階毒性試験については，平成に及ぼす影響を把握する。

24 年度に習得予定となっている。
A. 藻類生長阻害試験
水系食物連鎖における生産者である藻類を対象とし，化学物質に 72 時間曝露した際の半数影響濃度
EC50 から藻類の生長，増殖に及ぼす影響を把握する。
同時に，72 時間暴露した際の無影響濃度 NOEC か繁殖阻害試験対象種

ら慢性毒性を評価する。

図3

試験生物 緑藻 Pseudokirchneriella subcapitata

ニセネコゼミジンコ

標準物質（重クロム酸カリウム）を用いたミジンコ試験の結果（平成 23 年 12 月 21 日実施）

D．魚類急性毒性試験
水系食物連鎖における高次消費者である魚類を対象とし，化学物質に 96 時間曝露した際の半数致死濃度 LC50 より魚類に及ぼす影響を把握する。
E. 魚類初期生活段階毒性試験
魚類を対象とし，受精卵から稚魚へ生長するまで試験物質を連続的に曝露した際の最小影響濃度
LOEC，無影響濃度 NOEC から慢性的な影響を把握

図2する。孵化数と生存数，体形異常，行動阻害，体長，標準物質（重クロム酸カリウム）を用いた藻類試験の結果（平成 24 年 1 月 4 日実施）

体重を測定または観察する。
45

平成 25 年 3 月までには，WET 試験に完全に対応で4-3. GLP適合のための準備きる体制が整う予定となっている。

情報収集のため，平成 23 年 9 月の ʻ第 17 回日本
環境毒性学会・バイオアッセイ研究会合同研究発表会ʼ，平成 24 年 1 月の ʻ諸外国における生物応答を用

4-4. その他の試験

いた排水管理手法に関するセミナーʼ に参加し，講WET 試験とは別に，当協会では GLP を必要とし演を聴講するとともに，当分野の専門家にヒアリンない薬剤などのバイオアッセイを，これまでに実施グを行った。GLP 適合のために必要な施設，機器なした実績がある。平成 24 年度までに当協会においてどの必要な知見は，概ね収集することができた。

実施可能となる試験は，表 6 に示すとおりである。

GLP には，試験系への悪影響を防ぐ目的で，試験試験目的によっては，公的な方法に限らず，海水種，系を確実に隔離することができる適切な部屋，区域水産有用種など目的に応じて選択する必要があるたもしくは構造を有することと規定されているため，め，様々なバイオアッセイに対応できる体制は重要試験施設の改築を進め，平成 24 年 5 月に試験設備をと考えている。

整えたバイオアッセイ専用の実験室が完成した。
5

今後の展開
WET 試験の法令化は，平成 25 年度以降となる見込みのため，当面は，環境省の化審法で定められたGLP に登録できるように準備を進めているところである。環境水を扱う WET 試験に比べると新規の化学物質を取り扱う化審法の規制は厳しいが，化審法試験生物

表5に適合できれば WET 試験への参入がスムーズに進

ヒメダカむと考えられる。また，工場排水，農薬，廃棄物処標準物質（硫酸銅 (II)5 水和物）を用いた魚類試験の結果（平成 23 年 12 月 19 日実施）

理施設の放流水など新規分野での業務獲得に役立てられる。
試験方法についても，有用な手法は積極的に習得を進めていきたいと考えている。細菌類の試験 13）は，

表6

実施可能なバイオアッセイの一覧

46試験期間が 1 時間程度と短い点や再現性の点で優れ

5 ）水環境における化学物質の管理．滋賀県立衛生ており，また発がん性や突然変異を引き起こす物質

環 境 セ ン タ ー 編 集 ， 衛 生 と 環 境 No . 95:1- 3，の検出が可能となる。諸外国でも試験実績が多く ，2001 年

3）6 ）生態影響に関する化学物質審査規制／試験法セ

日本でも公的な方法になる可能性があり，今後，導ミナー（平成 22 年度）講演資料．環境省・独立入を検討していきたいと考えている。

行政法人国立環境研究所共催．2011 年

我々は，様々な化学物質に囲まれ生活しており，これらの化学物質は私たちに豊かな恩恵を与えてく

7 ）新規化学物質等に係る試験を実施する試験施設

れる一方で，健康や自然環境に悪影響を及ぼす危険に関する基準について．厚生労働省・経済産業省・性を含んでいる。バイオアッセイは，これらの化学環境省．2011 年

物質を管理していく上で必要不可欠な手法であり，

8 ）環境リスク研究プログラム（中間報告）．独立

今後も研究会を継続し，当協会の環境調査への導入

行政法人国立環境研究所．国立環境研究所研究を進めていきたい。

報告 SR-84-2008，2008 年
6 ）バイオアッセイによって環境をはかる - 持続可能な生態系を目指して -．国立環境研究所，環境謝辞
鹿児島大学水産小山次朗教授（前当協会理事，現

儀 No.38，2010 年

当協会技術諮問委員），国立環境研究所環境リスク研

10）門田，中村，西田，岩田，大久保（2011）排水究センター菅谷芳雄博士，同センター鑪迫典久博士

生物影響の原因究明および削減対策法．第 17 回に，バイオアッセイについて様々なアドバイスをい日本環境毒性学会・バイオアッセイ研究会合同ただいた。ここに感謝の意を表します。

研究発表会講演要旨集 p70-71
11）西田，門田，中村（2011）排水水質管理におけ参考文献

る生物影響評価の方法について．第 17 回日本環1 ）岩波生物学辞典第 4 版．岩波書店．1998 年

境毒性学会・バイオアッセイ研究会合同研究発

2 ）生態影響試験ハンドブック - 化学物質の環境リ

表会講演要旨集 p72

スク評価 -．日本環境毒性学会編集．2003 年

12）西田，門田，中村（2011）排水の生物影響評価に用いる甲殻類毒性試験の比較・検証．環境毒3 ）諸外国における生物応答を用いた排水管理手法

性学会誌 14(1)：99-107

に関するセミナー講演資料．環境省・独立行政法人国立環境研究所共催．2012 年

13）荒川，野々村，栗田，杉森（2007）海洋性発光バクテリアを用いた簡易毒性試験方法．東京都4 ）米国における WET システムに関するセミナー

立産業技術研究センター研究報告 2：110-111

講演資料．環境省・独立行政法人国立環境研究所共催．2010 年

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