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。

这项研究的目的是使用斑马鱼胚胎，这些胚胎有助于开发和利用新的替代方法来实验实验，并试图评估社会和学术兴趣的化学物质的毒性，并阐明毒性表现的机理。在2022年，我们主要实现了以下结果：1）RNA-SEQ和富集分析使用来自未2,3,7,8,8均取代的溴化二恶英（1,3,7-/1,3,3,3,8-TRIBLOMODIBENZO-P-DIOXIN）的无2,3,7,8,8-取代的溴化二恶英（1,3,7-/1,3,3,3,3,3,8- triblemodibenzo-p-dioxin）。结果，揭示了通常与昼夜节律相关的基因包含在表达中不同基因中可以表达的基因。 2）使用二恶英（TCDD）暴露的胚胎（整个胚胎）对LC-MS/MS对脂质介质进行了全面分析。在建议参与TCDD诱导的心血管毒性的前列腺素中，前列腺素E2在TCDD的浓度依赖性方式中显着增加。另一方面，以前列环素蛋白衍生的6-酮 - 前磷脂F1α在TCDD的浓度依赖性方式中显示出降低的趋势。 Thomboxane A2的血栓烷B2在暴露TCDD时没有显着变化。 3）我们使用LC-MS/MS使用裸露的胚胎来分析LC-MS/MS的神经递质（多巴胺，去甲肾上腺素，5-羟色胺）及其前体和代谢产物，用于氨基吡啶和乙酰氨基霉素，这些胚胎在暴露于早期发育后诱导幼虫的焦虑行为。结果，伊idacloprid以浓度依赖性方式降低了三个神经递质以及一些前体和代谢物的水平。对于乙酰二哌三，也观察到了类似的趋势。

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.

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.

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.

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