遠山椿吉記念 第8回 食と環境の科学賞 受賞者発表

このたび、たいへん多くの優れた研究テーマが応募されました。選考委員会による厳正なる審査を経て、当法人の経営会議にて協議した結果、栄えある第8回 食と環境の科学賞の受賞者を決定いたしましたので、発表いたします。

受賞された方々には、こころよりお祝い申し上げます。

遠山椿吉記念

第8回 食と環境の科学賞

受賞者

堤 康央
大阪大学大学院 薬学研究科 栄誉教授

テーマ名

食品に含有されるナノマテリアルの次世代影響等、安全性評価に関する研究

研究成果の概要

遠山椿吉記念 第8回 食と環境の科学賞

山田 和江賞

受賞者

伴戸 寛徳
旭川医科大学 准教授

テーマ名

食品媒介性原虫の潜伏感染メカニズムの解明と制御技術の新規開発

研究成果の概要

※ 遠山椿吉賞応募者のうち、優秀な研究成果をあげており、これからの可能性が期待できる40歳以下の方に対して、平成27年度に「山田和江賞」を創設しました。「山田和江賞」は、当財団が戦後10年間休止していた事業を再建し、平成26年に享年103で亡くなられた故山田和江名誉理事長・医師の50余年の功績を記念して創設されました。

研究成果の概要：遠山椿吉記念 第8回 食と環境の科学賞

背景

ナノマテリアル（100nmよりも小さい）は、サブミクロンサイズ以上（100nm以上）の従来素材と比較し、比表面積の増大による反応性増強や吸収効率の向上、食味・食感の改善といった有用性を期待できるため、食品分野での開発・実用化が進んでいる。一方でこれら有用性が二面性を呈し、特有の毒性（ナノ毒性）を招いてしまうなど、健康影響が懸念されている。

しかし現状、ナノマテリアルの安全性は殆ど理解されていない。例えば2020年に「毒性があるのか、無いのか」というハザード情報のみで、食品グレードのナノ酸化チタンが欧州で規制されたように、ナノマテリアルのリスク（ハザードと曝露実態[動態]との積算）に関する情報は未だ皆無に等しく、地球規模で解決すべき「問い」となっている。

調査・研究のねらい

「食品に含有されるナノマテリアル」の安全性や健康リスクを紐解くためには、❶曝露実態（体内存在様式、体内存在量・時間、体内/細胞内動態[ADME;吸収・分布・代謝・排泄/蓄積]）の解明、❷生殖発生毒性、免疫毒性など、未解明なハザードの同定と❸その毒性発現に係る分子メカニズムの理解が喫緊の課題となっている。

中でも、食品中ナノマテリアルへの意図的/非意図的曝露は既に避け得ないことから、化学物質に高感受性な脆弱世代（妊婦/乳幼児等）に対する次世代影響評価の重要性が指摘されており（2020年EUナノ材料・オブサーバトリーからの報告書等）、本研究の「狙い」となっている。

調査・研究の成果

※文①～⑮は、応募書類4「代表的な原著論文（別刷りを同封）」に記載の文献番号。

受賞者はこれまでに、内閣府食品安全委員会食品健康影響評価研究（No.1005）や厚生労働科学研究費補助金化学物質リスク研究事業（H19-化学-一般-005、H22-化学-一般-006、H25-化学-一般-005、21KD0101）等の支援を受け、1頁＜調査・研究のねらい＞に記載の❶に関して、ナノマテリアルの物性（ナノ物性）により体内動態や細胞内挙動が運命付けられることを明らかとし【②Part.Fibre.Toxicol., 2011.[IF=9.4]、⑥Nanoscale Res.Lett.,2014.[IF=4.7]、⑫J.Control.Release,2017.[IF=9.8]等】、また❷に関して、銀ナノ粒子が金属アレルギー発症/悪化のトリガーになること【⑨Nat.Nanotechno.,2016[IF=39.2等]】や、非晶質ナノシリカが播種性血管内凝固症候群を誘導すること【⑤Part.Fibre.Toxicol.,2013.[IF=9.4]等】など、新たなハザードを初めて同定すると共に【④Part.Fibre.Toxicol., 2012.[IF=9.4]、⑦Nanoscale Res.Lett.,2014.[IF=4.7]、⑧Part.Fibre.Toxicol., 2015.[IF=9.4]等】、❸に関して、毒性発現に係るキー分子（安全性バイオマーカー）の同定【Biomaterials,2011.[IF=10.3]、③Nanoscale Res.Lett.,2012.[IF=4.7]等】にも成功するなど、Nano-Safety Science(ナノ安全科学）研究の国内外でのパイオニアとなっている。

これら一連の研究で重要なことは、ナノマテリアルのハザードと曝露実態は、化学構造式から理解できる物性に加え、ナノマテリアルのサイズ、形状、表面電荷、分散・凝集状態といった物性に影響を受けることであり、これは逆に「物性-動態」を制御すれば、安全かつ有用な食品中ナノマテリアルをデザインできることを意味している。本観点から受賞者は、食品領域で産学官連携にてNano-Safety Design(ナノ最適デザイン）研究を推進するなど（フラーレン、ナノクルクミン等）、類を見ない食品開発・実用化研究をも展開している。

研究成果の概要：遠山椿吉記念　第8回 食と環境の科学賞　山田和江賞

背景

寄生虫トキソプラズマは、ヒトを含め全ての恒温動物に感染することが可能な人獣共通感染症の原因となる病原体であり、特に妊婦や免疫不全患者が感染した場合重篤な症状を引き起こす。トキソプラズマに汚染された肉を加熱不完全な状態で食べることがヒトへの主な感染経路であるため、食品媒介性感染症の一つとして知られている。

近年、動物との生活空間の重なりが増えたことに加え、食の多様化が進んできており、ヒトがトキソプラズマに感染するリスクは高まっている。実際にトキソプラズマ患者数は年々増加し続けており、トキソプラズマ症は、2012年9月に患者会が設立されるほど、我が国で公衆衛生上問題となっている。しかしながら、根治治療法は未だに確立されていない。

調査・研究のねらい

畜産動物やヒトに経口感染したトキソプラズマは、筋肉や脳に生涯潜伏感染する。この潜伏感染体が新たな感染源であり、また様々な疾病の潜在的な原因ともなっている。しかし、潜伏感染メカニズムは未だ明らかとなっていない。

そこで本研究のねらいは、潜伏感染がおこる臓器の一つである脳に着目して潜伏感染メカニズムを解明することである。本研究によって得られる成果は、トキソプラズマ症の新規治療法の確立に向けた研究基盤の構築に加え、食肉の汚染の有無の簡便な検査法や汚染された可能性のある食肉の安全な処理法の開発に大きく貢献するものである。

調査・研究の成果

畜産動物やヒトの体内に経口感染したトキソプラズマは腸管細胞で急増虫体として増殖したのち、血流に乗って全身へ感染を広げていき、特定の臓器に到達すると潜伏感染虫体を形成する。トキソプラズマが潜伏感染しやすい臓器として脳が知られているため、まず受賞者らは脳のどこにトキソプラズマが潜伏感染するかを明らかとするために、ミクログリア、アストロサイト、脳神経細胞への潜伏感染動態解析を行った。

その結果、トキソプラズマは主に脳神経細胞へ潜伏感染することが明らかとなった。そこで次に、生体内に近い性質を有するヒトiPS由来脳神経細胞を用いて、潜伏感染メカニズムの解明を進めた。まず、トキソプラズマ感染に伴う脳神経細胞の生理的な変化を解析したところ、脳神経細胞内のグルタミン濃度が著しく低下していることを見出した。

また、トキソプラズマ感染脳神経細胞では、細胞外からのグルタミンの取り込みに重要な細胞膜上のグルタミントランスポーターの活性が抑制され、なおかつ、細胞内のグルタミン分解酵素（グルタミナーゼ）が活性化することを発見した。

そしてさらに、それらの生理的変化の相乗的な影響によって引き起こされる細胞内のグルタミン枯渇がトキソプラズマの潜伏感染の成立に重要であることを明らかにした。そこで、細胞内のグルタミン分解を人為的に阻害することで、細胞内グルタミン枯渇に伴うトキソプラズマの潜伏感染の抑制を試みた。その結果、老化や加齢制御効果でも注目されているグルタミナーゼ阻害剤の一つによって潜伏感染を抑制することに成功した。