JP7805874B2 - Method for evaluating the inflammation-inducing properties of PM2.5 and its use - Google Patents
Method for evaluating the inflammation-inducing properties of PM2.5 and its useInfo
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Description
本発明は、PM2.5の炎症誘導性を評価する方法、およびその利用に関する。 The present invention relates to a method for evaluating the inflammation-inducing properties of PM2.5 and its use.
近年、大気汚染の問題が深刻化し、呼吸器系のみならず、皮膚および目への影響が懸念されている。大気汚染物質の代表として挙げられるPM2.5(微小粒子状物質)は、自動車の排気ガスまたは工場からの排煙などに由来する微粒子状物質であり、皮膚および目に付着した後に当該組織に浸透することによって炎症を誘導し、当該組織を構成する細胞を損傷させることが知られている。 In recent years, the problem of air pollution has become more serious, raising concerns about its effects not only on the respiratory system but also on the skin and eyes. PM2.5 (fine particulate matter), a representative air pollutant, is a fine particle derived from automobile exhaust fumes and factory smoke. After coming into contact with the skin and eyes, it is known to penetrate the tissues, inducing inflammation and damaging the cells that make up those tissues.
これまでに、PM2.5に誘発される皮膚トラブルおよび呼吸器系疾患の増悪を抑制する成分がスクリーニングされている(特許文献1および特許文献2)。 So far, ingredients have been screened that suppress the exacerbation of skin problems and respiratory diseases induced by PM2.5 (Patent Document 1 and Patent Document 2).
PM2.5によって炎症が誘発されるメカニズムとしては、転写因子であるAryl hydrocarbon receptor(AhR)にPM2.5が作用することによって活性酸素種が発生し、当該活性酸素種のシグナル伝達経路の下流に存在するサイトカイン(例えば、PGE2、およびIL-8)の産生が誘導され、当該サイトカインによって炎症が誘発されるメカニズムが知られている(非特許文献1)。 The mechanism by which PM2.5 induces inflammation is known to be that PM2.5 acts on the transcription factor Aryl hydrocarbon receptor (AhR), generating reactive oxygen species, which then induces the production of cytokines (e.g., PGE2 and IL-8) downstream of the signaling pathway of these reactive oxygen species, which then induce inflammation through these cytokines (Non-Patent Document 1).
しかしながら、PM2.5の炎症誘導性については、十分に理解されておらず、PM2.5の炎症誘導性(例えば、皮膚および目に対するPM2.5の炎症誘導性)について、さらなる検討の余地があった。 However, the inflammatory properties of PM2.5 are not fully understood, and there is room for further investigation into the inflammatory properties of PM2.5 (e.g., the inflammatory properties of PM2.5 on the skin and eyes).
本発明は、上述の問題に鑑みなされたものであって、PM2.5が炎症を誘導する未知のメカニズムを明らかにし、当該メカニズムに基づいた、新規なPM2.5の炎症誘導性を評価する方法、およびその利用技術を提供することを目的とする。 The present invention has been made in consideration of the above-mentioned problems, and aims to elucidate the unknown mechanism by which PM2.5 induces inflammation, and to provide a novel method for evaluating the inflammation-inducing properties of PM2.5 based on this mechanism, as well as a technology for using the method.
本発明は、以下の発明を包含する。 The present invention includes the following inventions:
〔1〕PM2.5の炎症誘導性を評価する方法であって、
評価対象のPM2.5をケラチノサイト細胞および/または角膜上皮細胞に接触させる接触工程と、上記細胞における以下の(a)~(d)からなる群より選択される少なくとも1種の指標の遺伝子発現量および/またはタンパク質産生量を測定する測定工程と、を有する、PM2.5の炎症誘導性を評価する方法:
(a)CXCケモカイン
(b)CXCケモカイン受容体
(c)CCケモカイン
(d)CCケモカイン受容体。
[1] A method for evaluating the inflammation-inducing properties of PM2.5, comprising:
A method for evaluating the inflammation-inducing ability of PM2.5, comprising: a contacting step of contacting PM2.5 to be evaluated with keratinocyte cells and/or corneal epithelial cells; and a measuring step of measuring the gene expression level and/or protein production level of at least one indicator selected from the group consisting of the following (a) to (d):
(a) CXC chemokines (b) CXC chemokine receptors (c) CC chemokines (d) CC chemokine receptors.
〔2〕〔1〕に記載の方法により、炎症誘導性を有すると評価されたPM2.5と、炎症抑制物質の候補物質とを、ケラチノサイト細胞および/または角膜上皮細胞に接触させる接触工程と、上記細胞における以下の(a)~(d)からなる群より選択される少なくとも1種の指標の遺伝子発現量および/またはタンパク質産生量を測定する測定工程と、
を有する、PM2.5に起因する炎症を抑制する物質のスクリーニング方法:
(a)CXCケモカイン
(b)CXCケモカイン受容体
(c)CCケモカイン
(d)CCケモカイン受容体。
[2] A contacting step of contacting keratinocyte cells and/or corneal epithelial cells with PM2.5 evaluated to have inflammation-inducing properties by the method described in [1] and a candidate substance for an inflammation-suppressing substance, and a measuring step of measuring the gene expression level and/or protein production level of at least one indicator selected from the group consisting of the following (a) to (d) in the cells:
A method for screening for a substance that suppresses inflammation caused by PM2.5, comprising:
(a) CXC chemokines (b) CXC chemokine receptors (c) CC chemokines (d) CC chemokine receptors.
〔3〕以下の(a)~(d)からなる群より選択される少なくとも1種の指標の遺伝子またはタンパク質に特異的に結合するプローブを備えている、PM2.5の炎症誘導性を評価するための評価キット:
(a)CXCケモカイン
(b)CXCケモカイン受容体
(c)CCケモカイン
(d)CCケモカイン受容体。
[3] An evaluation kit for evaluating the inflammation-inducing potential of PM2.5, comprising a probe that specifically binds to at least one indicator gene or protein selected from the group consisting of the following (a) to (d):
(a) CXC chemokines (b) CXC chemokine receptors (c) CC chemokines (d) CC chemokine receptors.
本発明によれば、新規なPM2.5の炎症誘導性を評価する方法、およびその利用技術を提供することができる。 The present invention provides a novel method for evaluating the inflammation-inducing properties of PM2.5 and a technology for using the method.
以下、本発明の実施の形態の一例について詳細に説明するが、本発明は、これらに限定されない。本発明は、請求の範囲に示した範囲で種々の変更が可能である。また、異なる実施形態または実施例にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態または実施例についても、本発明の技術的範囲に含まれる。さらに、各実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を組み合わせることにより、新しい技術的特徴を形成することができる。なお、本明細書中に記載された学術文献および特許文献の全てが、本明細書中において参考文献として援用される。本明細書において特記しない限り、数値範囲を表す「X~Y」は、「X以上Y以下」を意図する。 An example of an embodiment of the present invention will be described in detail below, but the present invention is not limited to this. Various modifications of the present invention are possible within the scope of the claims. Furthermore, embodiments or examples obtained by appropriately combining the technical means disclosed in different embodiments or examples are also included within the technical scope of the present invention. Furthermore, new technical features can be created by combining the technical means disclosed in each embodiment. All academic and patent literature cited in this specification is incorporated herein by reference. Unless otherwise specified in this specification, the expression "X to Y" representing a numerical range means "greater than or equal to X and less than or equal to Y."
〔1.PM2.5の炎症誘導性を評価する方法〕
本発明の一実施形態に係るPM2.5の炎症誘導性を評価する方法は、評価対象のPM2.5をケラチノサイト細胞および/または角膜上皮細胞に接触させる接触工程と、上記細胞における以下の(a)~(d)からなる群より選択される少なくとも1種の指標の遺伝子発現量および/またはタンパク質産生量を測定する測定工程と、を有する;(a)CXCケモカイン、(b)CXCケモカイン受容体、(c)CCケモカイン、(d)CCケモカイン受容体。
1. Method for evaluating the inflammation-inducing properties of PM2.5
A method for evaluating the inflammation-inducing properties of PM2.5 according to one embodiment of the present invention comprises a contacting step of contacting PM2.5 to be evaluated with keratinocyte cells and/or corneal epithelial cells, and a measuring step of measuring the gene expression level and/or protein production level of at least one indicator selected from the group consisting of the following (a) to (d) in the cells: (a) CXC chemokine, (b) CXC chemokine receptor, (c) CC chemokine, and (d) CC chemokine receptor.
PM2.5は、採取された時期および/または場所によって、含有する金属イオン等の組成が異なることが知られている。本発明者らは、上記課題について鋭意検討し、異なる場所で採取されたPM2.5に関して、炎症を強く誘導することが知られているケモカインおよび/またはケモカイン受容体の発現に与える影響を調べた結果、特定のPM2.5が、炎症を強く誘導することが知られているケモカインおよび/またはケモカイン受容体の発現に影響を及ぼすことを見出し、本発明を完成させるに至った。 PM2.5 is known to contain different compositions of metal ions and other substances depending on the time and/or location at which it is collected. The inventors conducted extensive research into the above-mentioned problem and investigated the effects of PM2.5 collected at different locations on the expression of chemokines and/or chemokine receptors, which are known to strongly induce inflammation. As a result, they discovered that certain types of PM2.5 affect the expression of chemokines and/or chemokine receptors, which are known to strongly induce inflammation, and thus completed the present invention.
特に、従来、PM2.5は、サイトカインを介して炎症を誘導することが知られていたが、ケモカインおよび/またはケモカイン受容体との関連は報告がなく、全くの新規知見である。サイトカインのみならず、ケモカインおよび/またはケモカイン受容体の産生も誘導するPM2.5は、毒性が高いと推測される。したがい、本発明によれば、サイトカインだけでなく、ケモカインおよび/またはケモカイン受容体の産生も誘導する、より悪性度が高い(皮膚への悪影響が大きい)PM2.5を評価し得る点で、技術的意義が大きいといえる。それゆえ、本発明は、PM2.5に関連する病気等の脅威の低減に繋がることから、例えば、持続可能な開発目標(SDGs)の目標3(あらゆる年齢のすべての人々の健康的な生活を確保し、福祉を促進する)の達成に貢献し得る。 In particular, while PM2.5 has previously been known to induce inflammation via cytokines, its association with chemokines and/or chemokine receptors has not been reported, making this a completely novel finding. PM2.5, which induces the production of not only cytokines but also chemokines and/or chemokine receptors, is presumed to be highly toxic. Therefore, the present invention is of great technical significance in that it can evaluate more malignant PM2.5 (which has greater adverse effects on the skin) that induces the production of not only cytokines but also chemokines and/or chemokine receptors. Therefore, the present invention can reduce the threat of PM2.5-related diseases and contribute to the achievement of, for example, Goal 3 of the Sustainable Development Goals (SDGs) (Ensure healthy lives and promote well-being for all at all ages).
本発明の一実施形態に係る「PM2.5の炎症誘導性を評価する方法」は、「PM2.5のケモカインおよび/またはケモカイン受容体の発現誘導性を評価する方法」であってもよい。 The "method for evaluating the inflammation-inducing ability of PM2.5" according to one embodiment of the present invention may be a "method for evaluating the chemokine and/or chemokine receptor expression-inducing ability of PM2.5."
本発明において、PM2.5により誘導される炎症としては、限定されるものではないが、例えば、皮膚、目(例えば、角膜、結膜、眼瞼など)、および呼吸器(例えば、肺、気管支など)などの器官で発症する炎症を挙げることができる。ケラチノサイト細胞および角膜上皮細胞などの上皮細胞は、上述した器官の表層に多く存在する。それ故に、上記構成であれば、より精度高く、PM2.5の炎症誘導性を評価することができる。 In the present invention, inflammation induced by PM2.5 includes, but is not limited to, inflammation that occurs in organs such as the skin, eyes (e.g., cornea, conjunctiva, eyelids, etc.), and respiratory organs (e.g., lungs, bronchi, etc.). Epithelial cells such as keratinocytes and corneal epithelial cells are abundant in the surface layers of the above-mentioned organs. Therefore, the above-mentioned configuration makes it possible to more accurately evaluate the inflammation-inducing properties of PM2.5.
〔1-1.接触工程〕
接触工程は、評価対象のPM2.5を、ケラチノサイト細胞および/または角膜上皮細胞に接触させる工程である。
[1-1. Contact process]
The contacting step is a step of contacting the PM2.5 to be evaluated with keratinocyte cells and/or corneal epithelial cells.
(PM2.5)
PM2.5とは、大気中に浮遊している、粒径が2.5μm以下の粒子のことをいう。より具体的に、PM2.5は、粒径が2.5μm以下の粒子を分離できる分粒装置を用いて、大気中に浮遊する粒子から粒径が2.5μmよりも大きい粒子を除去した後に採取される粒子であってもよい。
(PM2.5)
PM2.5 refers to particles suspended in the air with a diameter of 2.5 μm or less. More specifically, PM2.5 may be particles collected after removing particles with a diameter larger than 2.5 μm from particles suspended in the air using a particle size separator capable of separating particles with a diameter of 2.5 μm or less.
評価対象のPM2.5は、所望の地点で採取されたものであってもよく、所望の地点で採取された粒子から粒径が2.5μmよりも大きい粒子を除去して得られるものであってもよく、市販製品であってもよい。 The PM2.5 to be evaluated may be collected at a desired location, or may be obtained by removing particles larger than 2.5 μm in diameter from particles collected at a desired location, or may be a commercially available product.
(細胞)
本発明の一実施形態において用いられる細胞は、ケラチノサイト細胞および/または角膜上皮細胞である。
(cell)
In one embodiment of the present invention, the cells used are keratinocyte cells and/or corneal epithelial cells.
当該細胞は、例えば、生体から採取された野生型の細胞、生体から採取された細胞を株化した細胞、これらの形質転換細胞、組織モデル(例えば、三次元皮膚モデル)に含まれる生体から採取された野生型の細胞、組織モデル(例えば、三次元皮膚モデル)に含まれる生体から採取された細胞を株化した細胞、または、組織モデル(例えば、三次元皮膚モデル)に含まれるこれらの形質転換細胞であってもよい。また、用いられる細胞が多層化された市販の三次元モデルであってもよい。 The cells may be, for example, wild-type cells collected from a living organism, cell lines established from cells collected from a living organism, transformed cells of these, wild-type cells collected from a living organism contained in a tissue model (e.g., a three-dimensional skin model), cell lines established from cells collected from a living organism contained in a tissue model (e.g., a three-dimensional skin model), or transformed cells of these contained in a tissue model (e.g., a three-dimensional skin model). Alternatively, the cells used may be a commercially available three-dimensional model with multiple layers.
本発明の一実施形態において用いられる細胞の由来としては、哺乳動物であれば特に限定されず、例えば、ヒト、マウス、ラット、モルモット、ハムスター、ウサギ、イヌ、ネコ、ブタ、ウシ、ウマ等が挙げられるが、ヒトであることが好ましい。 The origin of the cells used in one embodiment of the present invention is not particularly limited as long as they are mammalian, and examples include humans, mice, rats, guinea pigs, hamsters, rabbits, dogs, cats, pigs, cows, and horses, with humans being preferred.
(接触方法)
上記細胞をPM2.5に接触させる方法は、特に限定されず、公知の方法であってよい。例えば、細胞を培養する培地に、PM2.5を添加してインキュベーションする方法、または、当該細胞にPM2.5を直接添加する方法等が挙げられる。
(Contact method)
The method for contacting the cells with PM2.5 is not particularly limited and may be a known method, such as adding PM2.5 to a culture medium for culturing the cells and incubating the mixture, or adding PM2.5 directly to the cells.
培地に被験物質を添加してインキュベーションする方法は、用いられる細胞の種類に応じて適宜に選択することができ、かかる方法としては、単層静置培養法、浮遊培養法、回転培養法、三次元担体培養法等が挙げられる。 The method for adding the test substance to the medium and incubating it can be selected appropriately depending on the type of cells used. Such methods include monolayer static culture, suspension culture, rotary culture, and three-dimensional carrier culture.
上記培地としては、用いられる細胞が生育するのに適した成分(例えば、グルコース、アミノ酸、ペプトン、ビタミン、細胞増殖促進因子(例えば、細胞成長因子、ホルモン、結合タンパク質、細胞接着因子、脂質)、血清(例えば、FBS、FCS等)、塩化カルシウム、塩化マグネシウム等)を含む培地を用いることができる。上記培地は、市販されている培地であってもよい。細胞の培養に用いられる培地としては、例えば、MEM培地、DMEM培地、Ham’s F-12培地等が挙げられる。用いられる細胞がケラチノサイト細胞である場合、EpiLife培地等が用いられ得る。用いられる細胞が角膜上皮細胞である場合、EMEM培地等が用いられ得る。 The medium may contain components suitable for the growth of the cells used (e.g., glucose, amino acids, peptone, vitamins, cell proliferation-promoting factors (e.g., cell growth factors, hormones, binding proteins, cell adhesion factors, lipids), serum (e.g., FBS, FCS, etc.), calcium chloride, magnesium chloride, etc.). The medium may also be commercially available. Examples of media used for cell culture include MEM medium, DMEM medium, and Ham's F-12 medium. When the cells used are keratinocyte cells, EpiLife medium or the like may be used. When the cells used are corneal epithelial cells, EMEM medium or the like may be used.
また、インキュベーション温度、および二酸化炭素濃度等の条件は、用いられる細胞に応じて適宜設定される。例えば、ケラチノサイト細胞を用いる場合、かかる細胞は、通常、4~6体積%二酸化炭素を含む雰囲気中で、36.0~38.0℃、好ましくは36.5~37.5℃でインキュベーションすればよく、角膜上皮細胞を用いる場合、かかる細胞は、通常、4~6体積%二酸化炭素を含む雰囲気中で、36.0~38.0℃、好ましくは36.5~37.5℃でインキュベーションすればよい。 In addition, conditions such as incubation temperature and carbon dioxide concentration are set appropriately depending on the cells used. For example, when keratinocyte cells are used, the cells are typically incubated in an atmosphere containing 4-6% carbon dioxide by volume at 36.0-38.0°C, preferably 36.5-37.5°C. When corneal epithelial cells are used, the cells are typically incubated in an atmosphere containing 4-6% carbon dioxide by volume at 36.0-38.0°C, preferably 36.5-37.5°C.
被験物質に接触させる細胞の数は、(i)試験データの信頼性の観点から、PM2.5を含む培地100μLあたり、それぞれ1×101細胞以上が好ましく、1×103細胞以上がより好ましく、(ii)細胞の間隔を確保し、細胞が密になりすぎないようにする観点から、1×105細胞以下が好ましく、1×104細胞以下がより好ましい。 The number of cells to be contacted with the test substance is preferably 1 x 10 cells or more, and more preferably 1 x 10 cells or more, per 100 µL of medium containing PM2.5, from the viewpoint of reliability of test data, and (ii) preferably 1 x 10 cells or less, and more preferably 1 x 10 cells or less, from the viewpoint of ensuring sufficient spacing between cells and preventing them from becoming too dense.
細胞にPM2.5を直接添加する方法としては、特に限定されず、塗布、パッチ、滴下、噴霧等であってよい。細胞に接触させるPM2.5の量は、PM2.5の種類、および/または、用いる細胞の種類に応じて適宜設定することができる。 The method for directly adding PM2.5 to cells is not particularly limited and may include application, patching, dripping, spraying, etc. The amount of PM2.5 to be brought into contact with cells can be appropriately determined depending on the type of PM2.5 and/or the type of cells used.
なお、細胞は、当該細胞をPM2.5により引き起こされる生理学的事象を測定するのに適した状態に維持するために、当該細胞に適した条件下で、予めインキュベーションしておいてもよい。 The cells may be pre-incubated under conditions suitable for the cells in order to maintain the cells in a state suitable for measuring physiological events caused by PM2.5.
本発明の一実施形態において、細胞をPM2.5に接触させる接触時間は、限定されない。細胞内シグナル伝達に要する時間を考慮すれば、細胞をPM2.5に接触させる接触時間は、好ましくは1時間以上であり、より好ましくは6時間以上であり、また、細胞毒性の影響を考慮して、好ましくは24時間以内であり、より好ましくは12時間以内である。 In one embodiment of the present invention, the contact time for cells with PM2.5 is not limited. Considering the time required for intracellular signaling, the contact time for cells with PM2.5 is preferably 1 hour or longer, more preferably 6 hours or longer. Furthermore, considering the effects of cytotoxicity, the contact time is preferably 24 hours or shorter, more preferably 12 hours or shorter.
〔1-2.培養工程〕
本発明の一実施形態に係る評価方法は、必要に応じて、上記接触工程の後に、PM2.5に接触させた細胞を、PM2.5を含まない培地中で所定時間培養する培養工程をさらに含んでもよい。
[1-2. Culture process]
If necessary, the evaluation method according to one embodiment of the present invention may further include, after the contact step, a culture step in which the cells contacted with PM2.5 are cultured in a medium not containing PM2.5 for a predetermined period of time.
接触工程において細胞をPM2.5に接触させることにより、指標となる遺伝子および/またはタンパク質の生産に変化が生じ、当該変化が測定可能なレベルに到達するまでには、一定の時間がかかる場合がある。この場合は、接触工程の後に、培養工程を行うことが好ましい。 By contacting cells with PM2.5 in the contact step, changes occur in the production of indicator genes and/or proteins, and it may take some time for these changes to reach measurable levels. In this case, it is preferable to carry out the culture step after the contact step.
細胞を培養する培養方法は、特に限定されず、用いられる細胞の種類に応じて適宜に選択することができ、かかる方法としては、単層静置培養法、浮遊培養法、回転培養法、三次元担体培養法等が挙げられる。 The culture method for culturing cells is not particularly limited and can be selected appropriately depending on the type of cells used. Examples of such methods include monolayer static culture, suspension culture, rotary culture, and three-dimensional carrier culture.
上記培地としては、上記接触工程について説明したものと同じ培地を用いることができる。また、インキュベーション温度、二酸化炭素濃度等の条件は、上記接触工程について説明したものと同じ条件を用いることができる。 The medium can be the same as that described for the contact step above. The incubation temperature, carbon dioxide concentration, and other conditions can be the same as those described for the contact step above.
培養時間は、用いられる細胞および測定する指標に応じて適宜設定され得るが、例えば、転写開始に要する時間を考慮して、1時間以上であり、より好ましくは6時間以上であり、また、細胞毒性の影響を考慮して、好ましくは24時間以内であり、より好ましくは12時間以内である。 The culture time can be set appropriately depending on the cells used and the indicator to be measured, but is preferably at least 1 hour, more preferably at least 6 hours, taking into account the time required for transcription initiation, and is preferably within 24 hours, more preferably within 12 hours, taking into account the effects of cytotoxicity.
〔1-3.測定工程〕
測定工程は、上記接触工程においてPM2.5に接触させた細胞における、少なくとも1種の指標の遺伝子発現量および/またはタンパク質産生量を測定する工程である。
[1-3. Measurement process]
The measuring step is a step of measuring the gene expression level and/or protein production level of at least one indicator in the cells that have been contacted with PM2.5 in the contacting step.
(指標)
本発明の一実施形態において用いられる指標は、以下の(a)~(d)からなる群より選択される少なくとも1種であり、測定工程では、当該指標の遺伝子発現量および/またはタンパク質産生量が測定される:
(a)CXCケモカイン
(b)CXCケモカイン受容体
(c)CCケモカイン
(d)CCケモカイン受容体。
(index)
The indicator used in one embodiment of the present invention is at least one selected from the group consisting of the following (a) to (d), and in the measurement step, the gene expression level and/or protein production level of the indicator is measured:
(a) CXC chemokines (b) CXC chemokine receptors (c) CC chemokines (d) CC chemokine receptors.
CXCケモカインは、CXCケモカインファミリーを意図しており、αケモカイン(またはそのファミリー)とも称する。CXCケモカインとしては、例えば、CXCL1、CXCL2、CXCL3、CXCL5、CXCL6、CXCL8(IL-8)、CXCL9、CXCL10、CXCL11、CXCL12、CXCL13、CXCL14、CXCL16、CXCL17等が挙げられる。これらのCXCケモカインの中では、CXCL1、CXCL12、および、CXCL8が、指標として特に好ましい。 CXC chemokines refer to the CXC chemokine family, also referred to as α chemokines (or their family). Examples of CXC chemokines include CXCL1, CXCL2, CXCL3, CXCL5, CXCL6, CXCL8 (IL-8), CXCL9, CXCL10, CXCL11, CXCL12, CXCL13, CXCL14, CXCL16, and CXCL17. Of these CXC chemokines, CXCL1, CXCL12, and CXCL8 are particularly preferred as indicators.
CXCケモカイン受容体は、CXCケモカイン受容体ファミリーを意図しており、例えば、CXCR1、CXCR2、CXCR3、CXCR4、CXCR5、CXCL6等が挙げられる。これらのCXCケモカイン受容体の中では、CXCR1、CXCR2、CXCR4、および、CXCR7が、指標として特に好ましい。 The term "CXC chemokine receptor" refers to the CXC chemokine receptor family, including, for example, CXCR1, CXCR2, CXCR3, CXCR4, CXCR5, and CXCL6. Among these CXC chemokine receptors, CXCR1, CXCR2, CXCR4, and CXCR7 are particularly preferred as indicators.
CCケモカインは、CCケモカインファミリーを意図しており、βケモカイン(またはそのファミリー)とも称する。CCケモカインとしては、CCL1、CCL2、CCL3、CCL3L3、CCL3L1、CCL4L2、CCL4、CCL4L1、CCL5、CCL7、CCL8、CCL11、CCL13、CCL14、CCL15、CCL16、CCL17、CCL18、CCL19、CCL20、CCL21、CCL22、CCL23、CCL24、CCL25、CCL26、CCL27、CCL28等が挙げられる。これらのCCケモカインの中では、CCL2、CCL3、および、CCL4が、指標として特に好ましい。 CC chemokines refer to the CC chemokine family, also referred to as β-chemokines (or their family). Examples of CC chemokines include CCL1, CCL2, CCL3, CCL3L3, CCL3L1, CCL4L2, CCL4, CCL4L1, CCL5, CCL7, CCL8, CCL11, CCL13, CCL14, CCL15, CCL16, CCL17, CCL18, CCL19, CCL20, CCL21, CCL22, CCL23, CCL24, CCL25, CCL26, CCL27, and CCL28. Among these CC chemokines, CCL2, CCL3, and CCL4 are particularly preferred as indicators.
CCケモカイン受容体は、CCケモカイン受容体ファミリーを意図しており、例えば、CCR1、CCR2、CCR3、CCR4、CCR5、CCR6、CCR7、CCR8、CCR9、CCR10、CCRL2、NCCRP1等が挙げられ。これらのCCケモカイン受容体の中では、CCR2、CCR4、および、CCR5が、指標として特に好ましい。 The CC chemokine receptor refers to the CC chemokine receptor family, including, for example, CCR1, CCR2, CCR3, CCR4, CCR5, CCR6, CCR7, CCR8, CCR9, CCR10, CCRL2, and NCCRP1. Among these CC chemokine receptors, CCR2, CCR4, and CCR5 are particularly preferred as indicators.
上記指標となるタンパク質および遺伝子のアクセッション番号を、以下の表1~表4に示す。 The accession numbers of the above-mentioned indicator proteins and genes are shown in Tables 1 to 4 below.
(測定方法)
指標の遺伝子発現量および/またはタンパク質産生量を測定する方法は、特に限定されず、指標となるタンパク質の産生、または、遺伝子の発現を測定する公知の方法であってよい。遺伝子の発現量の測定は、例えば、mRNAの発現を測定する方法を挙げることができる。
(Measurement method)
The method for measuring the expression level of a gene and/or the production level of a protein serving as an indicator is not particularly limited, and may be a known method for measuring the production of a protein serving as an indicator or the expression of a gene. For example, the expression level of a gene can be measured by measuring the expression of mRNA.
mRNAの発現を測定する方法としては、例えば、細胞からtotal RNAを抽出して、リアルタイムRT-PCR法、RNA分解酵素プロテクションアッセイ法、ノーザンブロット解析法、ドットブロット法、RNA-sequence解析、マイクロアレイ、FISH(fluorescence in situ hybridization)等により測定する方法が挙げられる。 Methods for measuring mRNA expression include, for example, extracting total RNA from cells and measuring it using real-time RT-PCR, RNase protection assay, Northern blot analysis, dot blot analysis, RNA sequence analysis, microarray, FISH (fluorescence in situ hybridization), etc.
タンパク質の発現を測定する方法としては、例えば、ウエスタンブロット法、免疫沈降法、ELISA法、RIA法、EIA法、バイオアッセイ法等が挙げられる。 Methods for measuring protein expression include, for example, Western blotting, immunoprecipitation, ELISA, RIA, EIA, and bioassay.
上述した測定方法は、in vitroまたはex vivoで行うこともでき、in vivoで行うこともできる。また、複数の遺伝子および/またはタンパク質等の発現量を測定する場合、それらの発現量は、例えば、それぞれ別個に測定してもよく、まとめて同時に測定してもよい。 The above-mentioned measurement methods can be performed in vitro or ex vivo, or can also be performed in vivo. Furthermore, when measuring the expression levels of multiple genes and/or proteins, the expression levels may be measured, for example, individually or collectively at the same time.
〔1-4.評価工程〕
本発明の一実施形態に係る評価方法は、上記測定工程において測定された遺伝子発現量および/またはタンパク質産生量に基づき、PM2.5の炎症誘導性を評価する評価工程をさらに含んでもよい。
1-4. Evaluation process
The evaluation method according to one embodiment of the present invention may further include an evaluation step of evaluating the inflammation-inducing ability of PM2.5 based on the gene expression level and/or protein production level measured in the measurement step.
より具体的に、評価工程において、PM2.5に接触させた後の細胞における指標の遺伝子発現量および/またはタンパク質産生量と、対照の細胞における指標の遺伝子発現量および/またはタンパク質産生量とを比較することで、当該PM2.5の炎症誘導性を評価することができる。 More specifically, in the evaluation step, the inflammatory inducibility of PM2.5 can be evaluated by comparing the gene expression level and/or protein production level of the indicator in cells after contact with PM2.5 with the gene expression level and/or protein production level of the indicator in control cells.
対照としては、限定されず、
PM2.5に接触させる前の細胞(対照A)、
既知の炎症誘導性を有しないPM2.5に接触させた後の細胞(対照B)、
既知の炎症誘導性を有しない物質に接触させた後の細胞(対照C)、
既知の炎症誘導性を有するPM2.5に接触させた後の細胞(対照D)、
既知の炎症誘導性を有する物質に接触させた後の細胞(対照E)、
等を用いることができる。
Controls include, but are not limited to:
Cells before contact with PM2.5 (Control A),
Cells after exposure to PM2.5, which has no known inflammatory properties (Control B);
Cells after exposure to a substance with no known inflammation-inducing properties (Control C),
Cells after exposure to PM2.5, a known inflammatory agent (Control D).
Cells after contact with a known inflammation-inducing agent (Control E);
etc. can be used.
例えば、対照A、対照Bまたは対照Cを対照とする場合、PM2.5に接触させた後の細胞における遺伝子発現量またはタンパク質産生量が、これらの対照(対照A~C)における遺伝子発現量またはタンパク質産生量と比べて同等、または少ない場合、PM2.5が炎症誘導性を有しない、または有するが少ないと評価することができる。一方、PM2.5に接触させた後の細胞における遺伝子発現量またはタンパク質産生量が、これらの対照(対照A~C)における遺伝子発現量またはタンパク質産生量と比べて多い場合、PM2.5が炎症誘導性を有すると評価することができる。 For example, when control A, control B, or control C is used as a control, if the gene expression level or protein production level in cells after contact with PM2.5 is the same as or lower than the gene expression level or protein production level in these controls (controls A to C), it can be evaluated that PM2.5 does not have, or has but a low level of, inflammation-inducing properties. On the other hand, if the gene expression level or protein production level in cells after contact with PM2.5 is higher than the gene expression level or protein production level in these controls (controls A to C), it can be evaluated that PM2.5 has inflammation-inducing properties.
例えば、対照Dまたは対照Eを対照とする場合、PM2.5に接触させた後の細胞における遺伝子発現量またはタンパク質産生量が、これらの対照(対照D~E)における遺伝子発現量またはタンパク質産生量と比べて同等、または多い場合、PM2.5が炎症誘導性を有すると評価することができる。一方、PM2.5に接触させた後の細胞における遺伝子発現量またはタンパク質産生量が、これらの対照(対照D~E)における遺伝子発現量またはタンパク質産生量と比べて少ない場合、PM2.5が炎症誘導性を有しない、または有するが低いと評価することができる。 For example, when Control D or Control E is used as a control, if the gene expression level or protein production level in cells after contact with PM2.5 is equal to or higher than the gene expression level or protein production level in these controls (Controls D to E), PM2.5 can be evaluated as having pro-inflammatory properties. On the other hand, if the gene expression level or protein production level in cells after contact with PM2.5 is lower than the gene expression level or protein production level in these controls (Controls D to E), PM2.5 can be evaluated as not having pro-inflammatory properties, or as having low pro-inflammatory properties.
なお、本願明細書において、発現量または産生量が少ないとは、PM2.5に接触させた後の細胞における指標の遺伝子発現量および/またはタンパク質産生量が、対照における発現量または産生量と比較して、1.0倍未満であり、好ましくは1/2以下であり、より好ましくは1/5以下であり、最も好ましくは1/10以下であることを指す。 In this specification, "low expression level or production level" means that the level of expression of an indicator gene and/or the level of protein production in cells after contact with PM2.5 is less than 1.0 times, preferably 1/2 or less, more preferably 1/5 or less, and most preferably 1/10 or less, of the expression level or production level in the control.
また、本願明細書において、発現量または産生量が多いとは、PM2.5に接触させた後の細胞における指標の遺伝子発現量および/またはタンパク質産生量が、対照における発現量または産生量と比較して、1.0倍超であり、好ましくは2.0倍以上であり、より好ましくは5.0倍以上であり、最も好ましくは10倍以上であることを指す。 In addition, as used herein, a high expression level or production level refers to the level of gene expression and/or protein production of an indicator in cells after contact with PM2.5 being more than 1.0-fold, preferably 2.0-fold or more, more preferably 5.0-fold or more, and most preferably 10-fold or more, compared to the level of expression or production in the control.
〔2.PM2.5に起因する炎症を抑制する物質のスクリーニング方法〕
本発明の一実施形態に係るPM2.5に起因する炎症を抑制する物質のスクリーニング方法は、本発明の一実施形態に係るPM2.5の炎症誘導性を評価する方法(上述した〔1〕に記載の方法)により、炎症誘導性を有すると評価されたPM2.5(本項目では、以降「炎症誘導性を有するPM2.5(X)」と表記する)と、被験物質である炎症抑制物質の候補物質(本項目では、以降「被験物質(Y)」と表記する)とを、ケラチノサイト細胞および/または角膜上皮細胞に接触させる接触工程と、上記細胞における以下の(a)~(d)からなる群より選択される少なくとも1種の指標の遺伝子発現量および/またはタンパク質産生量を測定する測定工程と、を有する;(a)CXCケモカイン、(b)CXCケモカイン受容体、(c)CCケモカイン、(d)CCケモカイン受容体。
2. Screening method for substances that suppress inflammation caused by PM2.5
A screening method for a substance that suppresses inflammation caused by PM2.5 according to one embodiment of the present invention comprises the steps of: contacting PM2.5 that has been evaluated as having inflammation-inducing properties by the method for evaluating the inflammation-inducing properties of PM2.5 according to one embodiment of the present invention (the method described in [1] above) (hereinafter in this section referred to as "PM2.5 (X) having inflammation-inducing properties") and a candidate inflammation-inducing substance that is a test substance (hereinafter in this section referred to as "test substance (Y)") with keratinocyte cells and/or corneal epithelial cells; and measuring the gene expression level and/or protein production level of at least one indicator selected from the group consisting of the following (a) to (d) in the cells: (a) CXC chemokine, (b) CXC chemokine receptor, (c) CC chemokine, and (d) CC chemokine receptor.
本発明に係るPM2.5に起因する炎症を抑制する物質のスクリーニング方法によれば、PM2.5に起因する炎症を抑制する物質をスクリーニングすることができる。 The screening method for substances that suppress inflammation caused by PM2.5 according to the present invention makes it possible to screen for substances that suppress inflammation caused by PM2.5.
本発明の一実施形態に係る「PM2.5に起因する炎症を抑制する物質のスクリーニング方法」は、「PM2.5に起因するケモカインおよび/またはケモカイン受容体の発現誘導を制御(例えば、抑制)する物質のスクリーニング方法」であってもよい。 The "method for screening for substances that suppress inflammation caused by PM2.5" according to one embodiment of the present invention may also be a "method for screening for substances that control (e.g., suppress) the induction of expression of chemokines and/or chemokine receptors caused by PM2.5."
当該スクリーニング方法において用いられる細胞、接触方法、接触時間、指標、および測定方法は、上述のPM2.5の炎症誘導性を評価する方法において用いられるものと同様である。したがって、ここでは、その説明を省略する。 The cells, contact method, contact time, indicator, and measurement method used in this screening method are the same as those used in the method for evaluating the inflammation-inducing properties of PM2.5 described above. Therefore, a description of these will be omitted here.
PM2.5に起因する炎症を抑制する物質の候補物質(被験物質(Y))としては、特に限定されず、化合物であってもよいし、組成物であってもよい。組成物としては、例えば、化粧品、医薬品などが挙げられる。また、化合物としては、上記化粧品または医薬品に含まれる各成分が挙げられる。 Candidate substances (test substances (Y)) for suppressing inflammation caused by PM2.5 are not particularly limited and may be compounds or compositions. Examples of compositions include cosmetics and pharmaceuticals. Examples of compounds include the components contained in the above-mentioned cosmetics or pharmaceuticals.
当該スクリーニング方法は、上述のPM2.5の炎症誘導性を評価する方法と同様に、必要に応じて、炎症誘導性を有するPM2.5(X)と、被験物質(Y)とを、ケラチノサイト細胞および/または角膜上皮細胞に接触させる接触工程の後に、PM2.5(X)および被験物質(Y)に接触された細胞を、PM2.5(X)および被験物質(Y)を含まない培地中で所定時間培養する培養工程をさらに含んでもよい。当該培養工程の構成は、上述のPM2.5の炎症誘導性を評価する方法において用いられる構成と同様であり得るので、ここではその説明を省略する。 Similar to the above-described method for evaluating the inflammation-inducing properties of PM2.5, this screening method may, if necessary, further include a culture step in which, after the contact step in which inflammation-inducing PM2.5 (X) and test substance (Y) are brought into contact with keratinocyte cells and/or corneal epithelial cells, the cells contacted with PM2.5 (X) and test substance (Y) are cultured for a predetermined period of time in a medium that does not contain PM2.5 (X) or test substance (Y). The configuration of this culture step may be similar to that used in the above-described method for evaluating the inflammation-inducing properties of PM2.5, and therefore a description thereof will be omitted here.
当該スクリーニング方法は、接触工程の後、または、培養工程の後に、ケラチノサイト細胞および/または角膜上皮細胞における上述した(a)~(d)からなる群より選択される少なくとも1種の指標の遺伝子発現量および/またはタンパク質産生量を測定する測定工程を有する。当該測定工程は、上述のPM2.5の炎症誘導性を評価する方法において用いられる構成と同様であり得るので、ここではその説明を省略する。 This screening method includes a measurement step of measuring the gene expression level and/or protein production level of at least one indicator selected from the group consisting of (a) to (d) above in keratinocyte cells and/or corneal epithelial cells after the contact step or the culture step. This measurement step can be configured in the same way as in the method for evaluating the inflammation-inducing properties of PM2.5 described above, and therefore will not be described here.
当該スクリーニング方法は、上記測定工程において測定された遺伝子発現量および/またはタンパク質産生量に基づき、被験物質(Y)がPM2.5に起因する炎症を抑制する物質であるか否かを評価する評価工程をさらに含んでもよい。 The screening method may further include an evaluation step of evaluating whether or not the test substance (Y) is a substance that suppresses inflammation caused by PM2.5, based on the gene expression level and/or protein production level measured in the measurement step.
より具体的に、評価工程において、PM2.5(X)および被験物質(Y)に接触させた後の細胞における指標の遺伝子発現量および/またはタンパク質産生量と、対照の細胞における指標の遺伝子発現量および/またはタンパク質産生量とを比較することで、被験物質(Y)がPM2.5(X)に起因する炎症を抑制する物質であるか否かを評価することができる。 More specifically, in the evaluation step, by comparing the gene expression level and/or protein production level of the indicator in cells after contact with PM2.5 (X) and test substance (Y) with the gene expression level and/or protein production level of the indicator in control cells, it is possible to evaluate whether test substance (Y) is a substance that suppresses inflammation caused by PM2.5 (X).
対照としては、限定されず、
炎症誘導性を有するPM2.5(X)および被験物質(Y)に接触させる前の細胞(対照A’)、
既知の炎症誘導性を有しないPM2.5に接触させた後の細胞(対照B’)、
既知の炎症誘導性を有しない物質に接触させた後の細胞(対照C’)、
既知の炎症誘導性を有するPM2.5に接触させた後の細胞(対照D’)、
既知の炎症誘導性を有する物質に接触させた後の細胞(対照E’)、
等を用いることができる。
Controls include, but are not limited to:
Cells before contact with PM2.5 (X) and test substance (Y) having inflammation-inducing properties (Control A');
Cells after exposure to PM2.5, which has no known inflammatory properties (Control B');
Cells after contact with a substance with no known inflammation-inducing properties (Control C');
Cells after exposure to PM2.5, a known inflammatory agent (Control D').
Cells after contact with a known inflammation-inducing substance (Control E'),
etc. can be used.
例えば、対照A’、対照B’または対照C’を対照とする場合、PM2.5(X)および被験物質(Y)に接触させた後の細胞における遺伝子発現量またはタンパク質産生量が、これらの対照(対照A’~C’)における遺伝子発現量またはタンパク質産生量と比べて同等、または少ない場合、被験物質(Y)がPM2.5(X)に起因する炎症を抑制する物質であると評価することができる。 For example, when control A', control B', or control C' is used as a control, if the gene expression level or protein production level in cells after contact with PM2.5 (X) and test substance (Y) is equal to or lower than the gene expression level or protein production level in these controls (controls A' to C'), test substance (Y) can be evaluated as a substance that suppresses inflammation caused by PM2.5 (X).
例えば、対照D’または対照E’を対照とする場合、PM2.5(X)および被験物質(Y)に接触させた後の細胞における遺伝子発現量またはタンパク質産生量が、これらの対照(対照D’~E’)における遺伝子発現量またはタンパク質産生量と比べて同等、または多い場合、被験物質(Y)がPM2.5(X)に起因する炎症を抑制する物質でないと評価することができる。 For example, when control D' or control E' is used as a control, if the gene expression level or protein production level in cells after contact with PM2.5 (X) and test substance (Y) is equal to or greater than the gene expression level or protein production level in these controls (controls D' to E'), it can be determined that test substance (Y) is not a substance that suppresses inflammation caused by PM2.5 (X).
なお、本願明細書において、発現量または産生量が少ないとは、PM2.5(X)および被験物質(Y)に接触させた後の細胞における指標の遺伝子発現量および/またはタンパク質産生量が、対照における発現量または産生量と比較して、1.0倍未満であり、好ましくは1/2以下であり、より好ましくは1/5以下であり、最も好ましくは1/10以下であることを指す。 In this specification, a low expression or production level means that the level of expression of an indicator gene and/or the level of protein production in cells after contact with PM2.5 (X) and test substance (Y) is less than 1.0 times, preferably 1/2 or less, more preferably 1/5 or less, and most preferably 1/10 or less of the expression or production level in the control.
また、本願明細書において、発現量または産生量が多いとは、PM2.5(X)および被験物質(Y)に接触させた後の細胞における指標の遺伝子発現量および/またはタンパク質産生量が、対照における発現量または産生量と比較して、1.0倍超であり、好ましくは2.0倍以上であり、より好ましくは5.0倍以上であり、最も好ましくは10倍以上であることを指す。 In addition, as used herein, a high expression level or production level refers to the level of gene expression and/or protein production of an indicator in cells after contact with PM2.5 (X) and test substance (Y) being more than 1.0-fold, preferably 2.0-fold or more, more preferably 5.0-fold or more, and most preferably 10-fold or more, compared to the level of expression or production in the control.
〔3.PM2.5の炎症誘導性を評価するための評価キット〕
本発明の一実施形態に係るPM2.5の炎症誘導性を評価するための評価キットは、以下の(a)~(d)からなる群より選択される少なくとも1種の指標の遺伝子またはタンパク質に特異的に結合するプローブを備えている;(a)CXCケモカイン、(b)CXCケモカイン受容体、(c)CCケモカイン、(d)CCケモカイン受容体。
3. Evaluation kit for assessing the inflammation-inducing properties of PM2.5
An evaluation kit for evaluating the inflammation-inducing properties of PM2.5 according to one embodiment of the present invention comprises a probe that specifically binds to at least one indicator gene or protein selected from the group consisting of (a) to (d) below: (a) a CXC chemokine, (b) a CXC chemokine receptor, (c) a CC chemokine, and (d) a CC chemokine receptor.
より具体的に、本発明の一実施形態に係るPM2.5の炎症誘導性を評価するための評価キット(例えば、マイクロアレイ用キット、PCR用キット)は、以下の(a)~(d)からなる群より選択される少なくとも1種の指標のmRNAまたはタンパク質に特異的に結合するプローブを備えている;(a)CXCケモカイン、(b)CXCケモカイン受容体、(c)CCケモカイン、(d)CCケモカイン受容体。 More specifically, an evaluation kit (e.g., a microarray kit, a PCR kit) for evaluating the inflammation-inducing properties of PM2.5 according to one embodiment of the present invention comprises a probe that specifically binds to at least one indicator mRNA or protein selected from the group consisting of (a) to (d) below: (a) CXC chemokine, (b) CXC chemokine receptor, (c) CC chemokine, and (d) CC chemokine receptor.
本発明の一実施形態に係る「PM2.5の炎症誘導性を評価するための評価キット」は、「PM2.5のケモカインおよび/またはケモカイン受容体の発現誘導性を評価するための評価キット」であってもよい。 In one embodiment of the present invention, the "evaluation kit for evaluating the inflammation-inducing ability of PM2.5" may be an "evaluation kit for evaluating the ability of PM2.5 to induce the expression of chemokines and/or chemokine receptors."
mRNAに特異的に結合するプローブとしては、当該mRNAに特異的にハイブリダイズするポリヌクレオチド等が挙げられる。また、タンパク質に特異的に結合するプローブとしては、当該タンパク質に特異的に結合する抗体等が挙げられる。 Probes that specifically bind to mRNA include polynucleotides that specifically hybridize to the mRNA. Probes that specifically bind to proteins include antibodies that specifically bind to the protein.
上記プローブは、任意の固相に固定化して用いることもできる。このため、本評価キットは、上記プローブを固定化した、マイクロアレイチップ、DNAチップ、タンパク質チップ等として提供するものであってもよい。上記固相としては、プローブを固定化できるものであれば特に制限されないが、ガラス板、ナイロンメンブレン、マイクロビーズ、シリコンチップ、キャピラリー等の基板を挙げることができる。 The above probes can also be used by immobilizing them on any solid phase. Therefore, the evaluation kit may be provided as a microarray chip, DNA chip, protein chip, or the like, on which the above probes are immobilized. The solid phase is not particularly limited as long as it can immobilize the probes, and examples of the solid phase include glass plates, nylon membranes, microbeads, silicon chips, capillaries, and other substrates.
本発明に係る評価キットは、さらに、プローブに捕捉されたmRNAまたはタンパク質を定量するために、当該mRNAまたはタンパク質に特異的に結合する第2のプローブであって、標識化されている第2のプローブを備えていてもよい。第2のプローブとしては、mRNAに特異的にハイブリダイズする標識化されたポリヌクレオチド、タンパク質に特異的に結合する標識化された抗体を挙げることができる。なお、標識化する方法としては、特に限定されず、例えば、蛍光色素などを用いて標識化することができる。 The evaluation kit of the present invention may further include a second probe that specifically binds to the mRNA or protein captured by the probe, and that is labeled, in order to quantify the mRNA or protein. Examples of the second probe include a labeled polynucleotide that specifically hybridizes to the mRNA, and a labeled antibody that specifically binds to the protein. The labeling method is not particularly limited, and can be, for example, labeling using a fluorescent dye.
〔1:細胞における、PM2.5との接触によるタンパク質の発現量解析〕
(PM2.5)
PM2.5の炎症誘導性を評価する試料として、採取地点が異なる、(A)、(B)、(C)、(D)の4種類のPM2.5を用いた。
[1: Analysis of protein expression levels in cells upon contact with PM2.5]
(PM2.5)
Four types of PM2.5 (A), (B), (C), and (D) collected at different locations were used as samples to evaluate the inflammation-inducing properties of PM2.5.
なお、別途解析にて、PM2.5-(A)、PM2.5-(C)は、皮膚等にて炎症を引き起こす物質(例えば、有機炭素)の含有量が少ない、「炎症誘導性が弱い」PM2.5であり、PM2.5-(B)、PM2.5-(D)は、皮膚等にて炎症を引き起こす物質(例えば、有機炭素)の含有量が多い、「炎症誘導性が強い」PM2.5であることを確認している。 Separate analysis has confirmed that PM2.5-(A) and PM2.5-(C) are "weakly inflammatory" PM2.5, with low content of substances that cause inflammation in the skin (e.g., organic carbon), while PM2.5-(B) and PM2.5-(D) are "strongly inflammatory" PM2.5, with high content of substances that cause inflammation in the skin (e.g., organic carbon).
(細胞の培養)
三次元皮膚モデル(LabCyteEPI-MODEL、株式会社ジャパン・ティッシュ・エンジニアリング製、ケラチノサイト細胞を多層化したモデル)を、37℃、5%CO2雰囲気下にて、EPI-MODEL培地(株式会社ジャパン・ティッシュ・エンジニアリング製)で24時間培養した。また、三次元角膜モデル(LabCyte CORNEA-MODEL、株式会社ジャパン・ティッシュ・エンジニアリング製、角膜上皮細胞を多層化したモデル)を、37℃、5%CO2雰囲気下にて、CORNEA-MODEL培地(株式会社ジャパン・ティッシュ・エンジニアリング製)で24時間培養した。
(Cell culture)
A three-dimensional skin model (LabCyte EPI-MODEL, manufactured by Japan Tissue Engineering Co., Ltd., a model with multilayered keratinocyte cells) was cultured in EPI-MODEL medium (manufactured by Japan Tissue Engineering Co., Ltd.) at 37°C in a 5% CO2 atmosphere for 24 hours. A three-dimensional corneal model (LabCyte CORNEA-MODEL, manufactured by Japan Tissue Engineering Co., Ltd., a model with multilayered corneal epithelial cells) was cultured in CORNEA-MODEL medium (manufactured by Japan Tissue Engineering Co., Ltd.) at 37°C in a 5% CO2 atmosphere for 24 hours.
培養を開始してから24時間後に、細胞上清を回収し、指標であるタンパク質(CXCL1、CCL3、CCL4)の発現量を、市販のキット(ProcartaPlexイムノアッセイキット、ThermoFisher社製)を用いて解析した。 24 hours after the start of culture, cell supernatants were collected, and the expression levels of indicator proteins (CXCL1, CCL3, CCL4) were analyzed using a commercially available kit (ProcartaPlex Immunoassay Kit, ThermoFisher).
対照として、三次元皮膚モデルまたは三次元角膜モデルを、PM2.5を含まない培地で培養し、無処置の細胞試料(図1、2中に示す「unt」)を得た。 As a control, a three-dimensional skin model or a three-dimensional corneal model was cultured in medium without PM2.5 to obtain an untreated cell sample (shown as "unt" in Figures 1 and 2).
図1に示すように、三次元皮膚モデルにおいて、「炎症誘導性が弱い」PM2.5-(A)、PM2.5-(C)と接触させた場合に比して、「炎症誘導性が強い」PM2.5-(B)、PM2.5-(D)と接触させた場合に、指標であるタンパク質の発現量の顕著な増加が認められた。 As shown in Figure 1, in a three-dimensional skin model, a significant increase in the expression level of the indicator protein was observed when the skin was exposed to PM2.5-(B) and PM2.5-(D), which have "strong inflammation-inducing properties," compared to when the skin was exposed to PM2.5-(A) and PM2.5-(C), which have "weak inflammation-inducing properties."
図2に示すように、三次元角膜モデルにおいて、「炎症誘導性が弱い」PM2.5-(A)、PM2.5-(C)と接触させた場合に比して、「炎症誘導性が強い」PM2.5-(B)、PM2.5-(D)と接触させた場合に、指標であるタンパク質の発現量の顕著な増加が認められた。 As shown in Figure 2, in a three-dimensional corneal model, a significant increase in the expression level of the indicator protein was observed when the model was exposed to PM2.5-(B) and PM2.5-(D), which have "strong inflammation-inducing properties," compared to when the model was exposed to PM2.5-(A) and PM2.5-(C), which have "weak inflammation-inducing properties."
〔2:細胞における、炎症誘導性を有すると評価されたPM2.5および被験物質との接触によるmRNAの発現量の変動解析〕
(細胞の培養)
三次元皮膚モデル(LabCyteEPI-MODEL、株式会社ジャパン・ティッシュ・エンジニアリング製)を、37℃、5%CO2雰囲気下にて、EPI-MODEL培地(株式会社ジャパン・ティッシュ・エンジニアリング製)で24時間培養した。
[2: Analysis of changes in mRNA expression levels in cells due to contact with PM2.5 evaluated to have inflammation-inducing properties and test substances]
(Cell culture)
A three-dimensional skin model (LabCyte EPI-MODEL, manufactured by Japan Tissue Engineering Co., Ltd.) was cultured in EPI-MODEL medium (manufactured by Japan Tissue Engineering Co., Ltd.) at 37°C in a 5% CO2 atmosphere for 24 hours.
水のみを含む水溶液1を作製した(図3の「untreated」に対応)。被験物質(具体的には、炎症抑制効果を有することが知られているトロロックス)を含まず、かつ、PM2.5-(B)を含む水溶液2を作製した(図3の「PM2.5_B w/o compd」に対応)。被験物質(具体的には、炎症抑制効果を有することが知られているトロロックス)を含み、かつ、PM2.5-(B)を含む水溶液3を作製した(図3の「PM2.5_B w/ compd」に対応)。 Aqueous solution 1 containing only water was prepared (corresponding to "untreated" in Figure 3). Aqueous solution 2 containing PM2.5-(B) but not the test substance (specifically, Trolox, which is known to have anti-inflammatory effects) was prepared (corresponding to "PM2.5_B w/o compd" in Figure 3). Aqueous solution 3 containing the test substance (specifically, Trolox, which is known to have anti-inflammatory effects) and PM2.5-(B) was prepared (corresponding to "PM2.5_B w/ compd" in Figure 3).
水溶液1~3の各々を、上記で作製した三次元皮膚モデルを含むウェル内の培地に添加し、37℃、5%CO2雰囲気下で6時間インキュベートした。 Each of the aqueous solutions 1 to 3 was added to the medium in the well containing the three-dimensional skin model prepared above, and incubated at 37°C in a 5% CO 2 atmosphere for 6 hours.
6時間のインキュベート後に、各々のウェルから三次元皮膚モデル細胞を回収し、指標となる遺伝子(CXCL1、IL-8)のmRNA発現量の変動を、リアルタイムRT-PCR法により解析した。なお、細胞からのトータル RNA抽出は市販のキット(Maxwell RSC simplyRNA cellsキット、Promega社製)を、リアルタイムRT-PCR法は市販のキット(SuperScript RTキット、ThermoFisher社製)を用いて行った。 After 6 hours of incubation, the three-dimensional skin model cells were collected from each well, and changes in the mRNA expression levels of the indicator genes (CXCL1, IL-8) were analyzed using real-time RT-PCR. Total RNA was extracted from the cells using a commercially available kit (Maxwell RSC simplyRNA cells kit, manufactured by Promega), and real-time RT-PCR was performed using a commercially available kit (SuperScript RT kit, manufactured by ThermoFisher).
図3に示すように、三次元皮膚モデルをPM2.5-(B)のみと接触させた場合(図3の「PM2.5_B w/o compd」)に、無処置の細胞試料(図3の「untreated」)に比して、指標である遺伝子のmRNAの発現量の顕著な増加が認められた。一方、三次元皮膚モデルをPM2.5-(B)および被験物質と接触させた場合(図3の「PM2.5_B w/ compd」)に、PM2.5-(B)のみと接触させた細胞試料(図3の「PM2.5_B w/o compd」)に比して、指標である遺伝子のmRNAの発現量の顕著な減少が認められた。 As shown in Figure 3, when the three-dimensional skin model was brought into contact with PM2.5-(B) alone ("PM2.5_B w/o compd" in Figure 3), a significant increase in the mRNA expression level of the indicator gene was observed compared to the untreated cell sample ("untreated" in Figure 3). On the other hand, when the three-dimensional skin model was brought into contact with PM2.5-(B) and the test substance ("PM2.5_B w/ compd" in Figure 3), a significant decrease in the mRNA expression level of the indicator gene was observed compared to the cell sample brought into contact with PM2.5-(B) alone ("PM2.5_B w/o compd" in Figure 3).
本実施例から、本発明の一実施形態に係るPM2.5に起因する炎症を抑制する物質のスクリーニング方法は、PM2.5に起因する炎症を抑制する物質を正確にスクリーニングできることが明らかになった。 This example demonstrates that the screening method for substances that suppress inflammation caused by PM2.5 according to one embodiment of the present invention can accurately screen for substances that suppress inflammation caused by PM2.5.
本発明は、大気汚染の評価に関する分野、より具体的にPM2.5の評価に関する分野に利用することができる。 The present invention can be used in fields related to the evaluation of air pollution, and more specifically, in fields related to the evaluation of PM2.5.
Claims (2)
評価対象のPM2.5をケラチノサイト細胞および/または角膜上皮細胞に接触させる接触工程と、
前記細胞におけるCXCL1、CCL3、および、CCL4の遺伝子発現量および/またはタンパク質産生量を測定する測定工程と、
を有する、PM2.5の炎症誘導性を評価する方法。 A method for evaluating the inflammation-inducing properties of PM2.5, comprising:
a contacting step of contacting the PM2.5 to be evaluated with keratinocyte cells and/or corneal epithelial cells;
a measuring step of measuring gene expression levels and/or protein production levels of CXCL1, CCL3, and CCL4 in the cells;
A method for evaluating the inflammation-inducing properties of PM2.5 .
前記細胞におけるCXCL1、CCL3、および、CCL4の遺伝子発現量および/またはタンパク質産生量を測定する測定工程と、
を有する、PM2.5に起因する炎症を抑制する物質のスクリーニング方法。 a contacting step of contacting PM2.5 evaluated as having inflammation-inducing properties by the method of claim 1 and a candidate inflammation-suppressing substance with keratinocyte cells and/or corneal epithelial cells;
a measuring step of measuring gene expression levels and/or protein production levels of CXCL1, CCL3, and CCL4 in the cells;
A method for screening for a substance that suppresses inflammation caused by PM2.5 .
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