Whole embryo screening and integrated omics approach using zebrafish for unraveling mechanisms underlying chemical toxicities

使用斑马鱼的全胚胎筛选和综合组学方法来揭示化学毒性的机制

• 批准号: 22H03746
• 负责人: 久保田 彰
• 金额: $ 11.15万
• 依托单位: Obihiro University of Agriculture and Veterinary Medicine
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22H03746/
• 关键词: ゼブラフィッシュ; 発生毒性; 統合オミクス; 環境化学物質; 毒性発現機序; ダイオキシン; ネオニコチノイド系殺虫剤; 心血管毒性; 神経発生毒性; 脂質メディエーター; 神経伝達物質

本研究の目的は、新たな動物実験代替法の開発と活用に寄与するゼブラフィッシュ胚を用いて、社会的・学術的に関心の高い化学物質の毒性評価と毒性発現機序解明を試みることである。令和4年度は主に以下の成果を得た。1）自然毒として知られ海藻などにより合成される非2,3,7,8-置換型の臭素化ダイオキシン類（1,3,7-/1,3,8-tribromodibenzo-p-dioxin）について、曝露胚由来の総RNAを用いたRNA-seq解析及びエンリッチメント解析を実施した。その結果、両化合物で共通して概日リズムに関わる遺伝子群が発現変動遺伝子に含まれることが明らかとなった。2）ダイオキシン（TCDD）の曝露胚（全胚）を用いてLC-MS/MSによる脂質メディエーターの網羅分析を実施した。これまでにTCDD誘発性の心血管毒性への関与が示唆されているプロスタノイドのうち、prostaglandin E2はTCDDの濃度依存的に有意に増加した。一方、prostacyclin由来の6-keto-prostaglandin F1αはTCDDの濃度依存的に減少傾向を示した。Thromboxane A2由来のthromboxane B2はTCDD曝露により有意な変動はみられなかった。3）ゼブラフィッシュの発生初期からの曝露で仔魚に不安様行動を誘発するイミダクロプリド及びアセタミプリドについて、曝露胚を用いたLC-MS/MSによる神経伝達物質（ドーパミン、ノルエピネフリン、セロトニン）及びそれら前駆体・代謝物の分析を実施した。その結果、イミダクロプリドは濃度依存的に3種の神経伝達物質及び一部の前駆体・代謝物レベルを減少させた。また、アセタミプリドでも同様の傾向が認められた。

The purpose of this study is to explore the development and application of new animal substitution methods, and to explore the toxicity assessment and mechanism of toxicity development of high chemical substances of social and academic concern. The following results were achieved in the fourth year of the year. 1) RNA-seq analysis and RNA-seq analysis of natural toxins and synthetic non-2,3,7,8-tribromomodibenzo-p-dioxin (1,3,7-/1,3,8-tribromomodibenzo-p-dioxin) were carried out. As a result, the common compounds are found in the following groups: 2) TCDD (whole embryo) analysis was performed using LC-MS/MS for lipid profile analysis. The relationship between TCDD-induced cardiovascular toxicity and the effect of prostaglandin E2 on TCDD was studied. The 6-keto-prostaglandin F1α derived from prostacyclin showed a concentration-dependent decrease in TCDD. Thromboxane A2 is derived from thromboxane B2 and is intentionally activated by TCDD exposure. 3) Analysis of neurotransmitter (s) and precursor (s)/metabolite (s) in the early stages of larvae development induced by exposure to LC-MS/MS As a result, the concentration of three neurotransmitters and a number of precursors and metabolites decreased. The tendency of the two groups to be the same is recognized.

项目成果

Role of estrogen receptor in ameliorative effect of estrogen-like compounds on diethylstilbestrol-induced developmental toxicity in zebrafish embryos

雌激素受体在雌激素样化合物改善己烯雌酚诱导的斑马鱼胚胎发育毒性中的作用

• 发表时间: 2022
• 作者: Ahmed;R.;Kawai;Y.K. and Kubota;A.
• 通讯作者: A.

In vivo and in silico assessments of estrogenic potencies of bisphenol A and its analogs in zebrafish (Danio rerio): Validity of in silico approaches to predict in vivo effects

双酚 A 及其类似物在斑马鱼 (Danio rerio) 中的雌激素效力的体内和计算机评估：预测体内效应的计算机方法的有效性

• DOI: 10.1016/j.cbpc.2023.109619
• 发表时间: 2023
• 期刊: Comparative Biochemistry and Physiology Part C: Toxicology & Pharmacology
• 作者: Kubota Akira;Hirano Masashi;Yoshinouchi Yuka;Chen Xing;Nakamura Michiko;Wakayama Yumi;Lee Jae Seung;Nakata Haruhiko;Iwata Hisato;Kawai Yusuke K.
• 通讯作者: Kawai Yusuke K.

Role of calcium signals in circulatory failure and spinal curvature caused by perfluorinated alkyl substances in developing zebrafish

钙信号在全氟烷基物质引起斑马鱼循环衰竭和脊柱弯曲中的作用

• 发表时间: 2022
• 作者: Lee;J.S.;Matsumoto;K.;Kawai Y.;Ishibashi;H. and Kubota;A.
• 通讯作者: A.

Morphological and transcriptome analyses of perfluorinated alkyl substances in zebrafish embryos towards understanding of developmental toxicity and its mechanism

斑马鱼胚胎中全氟烷基物质的形态学和转录组分析，以了解发育毒性及其机制

• 发表时间: 2022
• 作者: Lee;J.S.;Matsumoto;K.;Kawai Y.;Ishibashi;H. and Kubota;A.
• 通讯作者: A.

fficient in vivo and in silico assessments of antiandrogenic potential in zebrafish

斑马鱼抗雄激素潜力的有效体内和计算机评估

• DOI: 10.1016/j.cbpc.2022.109513
• 发表时间: 2023
• 期刊: Comparative Biochemistry and Physiology Part C
• 作者: Xing Chen;Masashi Hirano;Hiroshi Ishibashi;Jae Seung Lee;Yusuke K Kawai;Akira Kubota
• 通讯作者: Akira Kubota