Gifu Pharmaceutical University
Lab. of Hygienic Chem. Mol. Toxicol.

2018年日化協LRI研究報告会（平成30年8月31日：東京証券ホール）

日本毒性学会 第４回日化協LRI賞受賞講演

核内受容体作動性ハザードによる生殖発生毒性およびその評価系に構築に関する総合研究岐阜薬科大学
中西衛生学研究室
剛

Tsuyoshi Nakanishi, Ph.D.

Lab. Hygienic Chem. Mol. Toxicol., Gifu Pharmaceutical UniversityGifu Pharmaceutical University
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リスク評価とは？
リスク ＝ ハザードの強度（有害性）×

ハザードアセスメント
 ハザードの同定⇒ どんな化学物質なのか？

曝露量（摂取量）

エクスポージャーアセスメント 推定曝露量の算出⇒ 環境中、食品中濃度の分析

 ハザードの特徴付け⇒ どんな毒性を示すのか？
⇒ どのぐらいの曝露まで大丈夫なのか？
⇒ 作用メカニズムは？

 直接的な曝露量の定量⇒ ヒト検体中濃度の分析

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リスク評価とは？
リスク ＝ ハザードの強度（有害性）×

曝露量（摂取量）

生殖発生毒性（胎盤）ハザードアセスメント
 ハザードの同定⇒ どんな化学物質なのか？

エクスポージャーアセスメント 推定曝露量の算出⇒ 環境中、食品中濃度の分析

 ハザードの特徴付け⇒ どんな毒性を示すのか？
⇒ どのぐらいの内因性リガンド

有害化学物質 直接的な曝露量の定量⇒ ヒト検体中濃度の分析曝露まで大丈夫なのか？
⇒ 作用メカニズムは？

核内受容体

NRNR

応答配列

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核内受容体を介した生理作用
核内受容体・・・リガンド依存的に作用する転写因子
核内受容体
細胞質

内因性リガンド

有害化学物質

生理活性or 毒性？

遺伝子発現

基本転写因子群核

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Outline

有機スズ化合物の生殖発生毒性

代替ビスフェノールＡの生殖発生毒性



モデル動物を用いたハザード・リスク評価系の構築

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有機スズ化合物の生殖発生毒性Gifu Pharmaceutical University

有機スズ化合物の生殖発生毒性
船底塗料や漁網防汚剤に使用されていた海洋汚染物質

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§ ヒトへの曝露状況●

米国

血中TBT濃度： ~ 25 nM
Sn

SnX

X

トリブチルスズ（TBT）（Kannan et al., Environ. Sci. Technol., 1999）●トリフェニルスズ（TPT）

ドイツ

血清中TPT 濃度：0.49 ~ 1.92 nM（Lo et al., J. Steroid Biochem. Mol. Biol., 2003）

酵素阻害作用μMレベル

アンドロゲン

アロマターゼ
エストロゲン
仮説：アロマターゼ酵素阻害説
通常の雌

nMレベルで雄化の誘導

雄化した雌Gifu Pharmaceutical University
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有機スズ化合物の胎盤機能への影響
Tributyltin
（TBT）

細胞播種

Triphenyltin
（TPT）
Sn

Sn

Cl

OH

Relative aromatase activity

アロマターゼへの影響

nMレベルでmRNA発現を伴って上昇

5

アロマターゼ活性432
1001310 30 100１）アロマターゼ活性測定
２）mRNA回収，
リアルタイムRT-PCR

24~48h24h

01

3 10 30 100

Relative mRNA expression(Aromatase / b-actin)

実験方法

8mRNA発現24h48h

6420vehicle TBTTPT9cRA(100nM) (100nM) (100nM)

TBT (nM)

TPT (nM)
Nakanishi et al., J Clin Endocrinol Metab (2002)

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小括１：生物種による有機スズ化合物の毒性の違い

Sn

Sn

X

X

TBT

TPT

巻貝類
雌固体の雄化（アロマターゼ酵素阻害説？）

ヒト胎盤
相反する表現型？

エストロゲン産生の亢進（アロマターゼ発現の亢進）Nakanishi et al., J. Clin. Endocrinol. Metab. (2002)

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in vitro核内受容体リガンドスクリーニング系（CoA-BAP）
CoA-BAP法: Coactivator - Bacterial Alkaline Phosphatase

Test chemicalsNPPhTIF2
RID BAPHRLBDMaxisorp
96-well plateNP
武庫川女子大・薬西川淳一先生

リガンド依存的結合を検出

Kanayama et al., Mol. Pharmacol. (2005)
0.50.4

ERbERa

RARa

RARg

0.15

TRa

VDR

0.10

0.3

0.2

0.05

0.1
0

D -11-10 -9 -8 -7 -6

D -11 -10 -9 -8 -7 -6

17b-Estradiol (E2)

D -10 -9 -8 -7 -6 -5

D -10 -9 -8 -7 -6 -5

All-trans Retinoic Acid (atRA)

0

D -10 -9 -8 -7 -6 -5

Triiodothyronine (T3)

D -11-10 -9 -8 -7 -6

Vitamin D3 (VD3)

0.50.4RXRa

RXRg

LXRa

LXRb

D -9 -8 -7 -6 -5 -4

D -9 -8 -7 -6 -5 -4

D -10 -9 -8 -7 -6 -5

FXR

PPARg

D -9 -8 -7 -6 -5 -4

D -9 -8 -7 -6 -5 -4

0.3
0.2
0.1
0

9-cis retinoic acid (9cRA)

D -10 -9 -8 -7 -6 -5TO-901317

Chenodeoxy cholicacid (CDCA)

Rosiglitazone

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有機スズ化合物は核内受容体アゴニストとして作用する
ペルオキシソーム増殖因子
活性化受容体g（PPARg）

レチノイドX受容体（RXR）


ビタミンＡの代謝物である9-cisレチノイン酸等をリガンドとする核内受容体
ビタミンAの代謝等様々な遺伝子発現制御に関与
ホモダイマーまたはPPAR、RAR、VDR、TR等とヘテロダイマーを形成

RXRとヘテロダイマーを形成
Ⅱ型糖尿病治療薬である
チアゾリジン誘導体の受容体
脂質代謝・糖質代謝、胎盤形成などに関与

OTBTCH3N

COOH

SnX

9-cis retinoicacid (9cRA)

N

NH
O

S
O

rosiglitazone (Rosi)（Avandia®）

TPT
Sn

RXR

RXR

X

PPARg RXR

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有機スズ化合物はRXR、PPARgを介してヒト胎盤内分泌機能を修飾する

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hCG（絨毛性ゴナドトロピン）
エストロゲン

RXR

RXR

Nakanishi et al., Mol. Endocrinol. (2005)
Nakanishi et al., Biochem. Pharmacol. (2006)プロゲステロン

SnSnX

X

PPARg

RXR

Hiromori et al., Chem-Biol. Interact. (2009)
Hiromori et al., J. Steroid. Biochem. Mol. Biol. (2016)

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有機スズ化合物の内分泌かく乱作用の違い

Sn

SnX

X

TBT

TPTRXR

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NR

巻貝類

ヒト胎盤

雌固体の雄化

エストロゲン産生の亢進（アンドロゲン代謝阻害？）（アロマターゼ発現の亢進）Hu et al., PNAS (2009)

Nakanishi et al., J. Clin. Endocrinol. Metab. (2002)

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小括１：有機スズ化合物の毒性Lab. of Hygienic Chem. Mol. Toxicol.

 有機スズ化合物はRXRやPPARγを介して、ヒト胎盤内分泌機能の修飾や、巻貝類の雄化を誘導する。

 有機スズ化合物はRXRやPPARγを介して、さまざま生物種に生態影響を与える可能性がある。

将来展望

ヒトにおいては、巻貝類のような生殖器形成異常の心配はないが、 RXRやPPARγを考慮したリスク評価を行う必要がある。

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代替ビスフェノールＡの生殖発生毒性Gifu Pharmaceutical University
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Bisphenol A（BPA）とは ?

主にポリカーボネート（PC）製のプラスチック樹脂として使用
Bisphenol A (BPA)
ERER

エストロゲン作用があることが示され、内分泌疾患や内分泌関連がんの発生率上昇との因果関係が懸念されている。

BPAの代替物質が導入されるようになる

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ペットボトル中の飲料水に存在する代替ビスフェノール
世界に先駆けて発見！
Zhang et.al., Nat. Commun. (2017)

BPAフリーのPC製
安全ペットボトル中の飲料水
北京大学
城市与环境学院

胡 建英先生Fluorene-9-bisphenol (BHPF)
9,9-bis(4-hydroxyphenyl)-fluorene

BPA代替物質としてプラスチック製造に使用• ポリカーボネート（PC）• エポキシ樹脂など食物に触れる製品にも使用されるが毒性評価に関する報告が全く存在しない！

学生ボランティア血液中のBHPF濃度

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§実験方法
日常的にプラスチックボトルから飲料水を飲んでいる
大学生ボランティア100人（男女50人ずつ）の血漿サンプル中のBHPF濃度を測定

7人の血漿サンプルからBHPF検出
男子学生50人

女子学生50人

平均 340 ± 210 pg/mL
最高 700 pg/mL
Zhang et.al., Nat. Commun. (2017)

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in vitroにおけるBHPFのエストロゲン作動性
アゴニスト活性ERαERβZhang et.al., Nat. Commun. (2017)

アンタゴニスト活性Gifu Pharmaceutical University
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BHPF投与群での異常妊娠

BHPF: 50 mg/kg/3day

出産後期での胎児死

不十分な吸収胚を含む晩期流産
Zhang et.al., Nat. Commun. (2017)

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小括２：代替ビスフェノールAの生殖発生毒性

 ペットボトル中の飲料水中に抗エストロゲン作動性のハザードであるBHPFを新たに同定した。
 BHPFはヒト血中からも検出される。

 BHPFは生殖発生毒性を引き起こす可能性がある。

将来展望

詳細なリスクアセスメントが必要Gifu Pharmaceutical University
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モデル動物を用いたハザード・リスク評価系の構築～アデノウイルスベクターを用いた胎盤機能修飾モデルの作製～

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胎盤の種差
胎盤は非常に種差が大きい臓器


胎盤

構造的種差
例：胎盤細胞層の数
ヒト⇒ １層
齧歯類 ⇒ ３層

機能的種差
例：内分泌機能ヒト⇒ アロマターゼがある齧歯類 ⇒ アロマターゼがない

有機スズ化合物やレチノイン酸などのヒトにおける影響を齧歯類では再現できない。 Itoh et.al., Gen. Comp. Endocrinol. (2009)
Nakanishi T, Yakugaku Zasshi (2007)

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アデノウイルス（Ad）ベクターを用いた胎盤機能修飾
被験物質

発現変動する（毒性に関与する）
遺伝子群を抽出SnCl

ヒト胎盤細胞

胎盤特異的な遺伝子発現変動の影響を解析

目的遺伝子を発現する
Advベクターの作製と妊娠動物への投与

ヒトにおける毒性の予測（アニマルスケールアップの解決）

大阪大院・薬水口裕之先生

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アデノウイルス（Ad）ベクターを用いた胎盤機能修飾
Adベクターの欠点

ウイルス受容体（CAR）を持たない細胞には感染しない胎盤への移行量が少ない

遺伝子導入効率約100倍
改善

ファイバー改変Adベクターの応用
Fibercontaining
RGD motif
Integrin family(e.g. av b3 or avb5)

Ad-RGD

胎盤（胎児由来組織）
CAR

合成写真

Cell
CAR : Coxsackie-adenovirus receptor

Ad-RGD感染部位

Katayama et.al.,Biomaterials. (2011)

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小括３：Adベクターを用いた胎盤機能修飾モデルの作製
 Fiber部分にRGDモチーフを付与したAd-RGDでは、胎盤への遺伝子導入効率が100倍以上改善した。
 妊婦におけるAd-RGDを用いた遺伝子治療には、胎盤への感染の注意が必要である。