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培養細胞を用いた大気浮遊粉じんの毒性評価手法

経常研究の紹介

白石 不二雄

 大気浮遊粉じんであるアスベスト(石綿)粒子、ディーゼル排出粒子、石炭燃焼や都市ゴミ焼却によるフライアッシュ、アスファルト道路粉じん、火山灰など汚染物質は人体への健康影響が問題視されている。浮遊粉じんの健康への影響研究は、疫学研究とともに、粉じんを形成する個々の物質について実験動物への投与や吸入暴露により急性あるいは慢性の毒性試験が行われている。汚染が健康影響に問題となっている、あるいは問題となるであろう粉じんすべてについて動物実験を行い、毒性を評価することはかなりの労力、時間、経費を必要とすることは否めない。そこで、各種浮遊粉じんの毒性を簡便にかつ短時間に同一試験系で比較評価することを目的として、ほ乳類由来の培養細胞を用いる毒性検索システムの開発を試みているので紹介する。

 粉じんは体内に入ると、体液成分で溶解されないかぎり、多くの場合、貪食細胞(マクロファージなど)に取り込まれ、粒子そのもの、あるいは粒子表面の付着化合物が細胞内でなんらかの処理を受けて、毒性を発現することになる。一方、これまでの培養細胞を用いた毒性検索システムは、一般に試料を培養液などに事前に溶解し、溶液の状態で細胞に暴露するのが常法であり、粉じんをそのまま定量的に培養細胞に暴露する試験方法は培養技術の面からあまり試みられてはいない。

 粉じんが不溶性の場合、毒性を評価するためには、用いる培養細胞が粉じんを細胞内に取り込む(貪食)ことが重要である。我々は、細胞遺伝毒性(変異原性)の短期検索システムに汎用されているチャイニーズ・ハムスター由来の培養細胞株が粒子を貪食する特性があることに注目した。3種類のチャイニーズ・ハムスター由来の培養細胞株についてそれらの貪食能の強さを比較検討したところ、CHL細胞株は培養液に加えたラテックス粒子(1μmφ)を94%の細胞が取り込み、V79細胞株は72%、CHO細胞株は68%の細胞が貪食することが分かった。これら細胞株にアスベスト(クロシドライト粒子)を24時間暴露すると、図に示すように3細胞株とも濃度に比例した細胞増殖抑制作用がみられ、貪食能の強いCHL細胞株と弱いCHO細胞株間には明らかに差が認められた。そして、対照として用いた貪食能を持たないヒト由来のHL60細胞株では増殖抑制作用はみられなかった。また、アスベストは動物実験や疫学データでは発がん性が確認されている物質であるが、同様の培養細胞への暴露によりCHL細胞株とV79細胞株で姉妹染色分体交換(SCE)を指標とした細胞遺伝毒性の陽性が確認された。貪食能を持つCHL細胞株やV79細胞株は培養が比較的容易な細胞株であり、細胞増殖抑制作用を指標とした一般毒性やSCEを指標とした細胞遺伝毒性を調べる本検索システムにより大気中の浮遊粉じんの毒性スクリーニングが比較的簡単に行える可能性が示唆された。今後、健康影響が問題となる様々な大気浮遊粉じんについて毒性スクリーニングを試み、粉じんの粒径、溶解性など特性をふまえて毒性の評価を試みて行きたい。

(しらいし ふじお、化学環境部化学毒性研究室)

図  アスベストのチャイニーズ・ハムスター由来3細胞株とヒト由来細胞株(HL60)の細胞増殖に及ぼす影響