診断・評価支援 #03

PM2.5（50%カットオフ径2.5 μm以下の微小粒子状物質）に代表される大気粒子状物質（以下、大気粒子）は、呼吸によって生体内に入り込み健康に悪影響を及ぼすことから、世界的に懸念が高まっています。大気粒子は世界中で環境基準値が定められ、規制が行われていますが、現在の環境規制は大気粒子の粒径と質量を基準に考えられていて、化学成分組成の違いは全く考慮されていません。しかしながら、大気粒子の生体への有害性が実際に発現するメカニズムの解明のためには、質量のみならず成分組成の相違に着目した健康影響評価を行うことが必要不可欠です。これまでに、大気粒子の抽出物や個々の化学成分を細胞や動物に曝露し、その有害性を評価する研究は数多く行われてきましたが、実環境大気中の粒子そのものを細胞や動物に曝露して健康影響を直接評価した研究例は多くありませんでした。その主な理由は、従来の粒子状物質採取法であるフィルター捕集では、捕集された粒子を曝露実験用に取り出すことが難しかったためです。また、フィルター捕集した粒子を物理的あるいは化学的手法により回収して曝露実験に用いた場合、フィルターそのものに由来する混入物の影響が避けられず、さらに、フィルター捕集中にガス状物質の吸着や粒子との化学反応、半揮発性成分の揮散等が起こる可能性があるため、真に粒子状物質の影響評価と見なすには問題が多いものとなっていました。

そこで我々は、フィルターの代わりにサイクロンを用いることにより、粉体として大気粒子を捕集する装置を開発しました。この装置では、サイクロンにより空気流から分離された粒子は捕集ビンに集められることにより、フィルターを用いた時のように捕集後の粒子表面を空気流が通過し続けることがありません。この装置を用いて得られた大気粒子を用いて細胞への曝露実験を行い、大気粒子が催炎症反応を引き起こし、呼吸器系疾患を悪化させる可能性があることを見出しました。さらに、大気粒子を採取した地域ごとに生体影響が異なることや、特定の化学成分が生体影響の強さと相関がある可能性も示唆されました。当研究室では、これからも大気粒子と健康影響を結ぶメカニズムを解明するべく、研究を進めていきます。

本研究の一部はERCA推進費 (5-1651)、JSPS/MEXT (JP17H04480, JP17H01864)、JST MPP (MP28116789653)、(公財) 鉄鋼環境基金環境研究助成、(公財) 住友財団環境研究助成、(公財) JKA (27-127) 、慶應義塾先端科学技術研究センター指定研究プロジェクトの支援を受けました。また、本研究の成果により、鉄鋼環境基金・第７回助成研究成果表彰【鉄鋼技術賞】、および日本エアロゾル学会【井伊谷賞】を受賞しました。