米乐m6官方网站[会长：中钵良二]（以下简称“AIST”）环境管理研究部[研究部主任：田中干哉]环境测量技术研究组首席研究员谷英典、研究组组长佐藤弘明、研究部助理鸟村正树首席企划官及其同事认为，当人体细胞感知到有害物质时，RNA降解基于减速现象荧光探针的人体细胞中的RNA降解率通过荧光强度的变化，我们证明可以轻松快速地评估化学物质的毒性。这次，我们演示了使用过氧化氢（杀菌剂、氧化应激）、氯化汞（重金属应激）和顺铂（癌症治疗药物）的方法，但将来我们将研究其对各种其他化学品的适用性。
本次开发的危害评估方法是细胞死亡作为索引，它可以更快地处理许多样本。预计将有助于评估环境中化学物质的毒性、包括生物效应信息的水质测试以及病态建筑综合症等居住环境的评估。
日本生物工程学会于 2016 年 12 月 27 日公布了该技术的详细信息生物科学与生物工程杂志以电子版发布。
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| 响应 RNA 降解的探针由于 RNA 降解而变得更加荧光 |
目前有超过数十万种化学物质被工业化使用，并且每年都会产生数以千计的新化学物质，因此在安全使用它们之前有必要充分了解这些化学物质对生物体的影响。化学物质的生物影响评估动物测试电池测试的发展已经开始了。细胞测试具有广阔的前景，因为它成本低廉并且不会给动物带来任何痛苦。然而，目前研究主要集中在细胞死亡上，但问题是检测细胞死亡至少需要半天时间，而且还没有建立合适的细胞检测方法，因此动物测试的需要并没有减少。
为了开发下一代环境诊断技术，产业技术研究院一直在开发和评估构成该技术基础的分析装置和传感器的性能，并致力于开发基于生物反应的化学物质和其他物质的生物影响评估技术。
到目前为止，我们已经利用人类和小鼠细胞对暴露于化学物质时细胞状态的变化进行了详细的分子生物学研究，发现有害化学物质会减慢RNA降解的速度。已经证实，当细胞内的RNA降解途径受到抑制时，就会发生这种现象。这次，我们的目标是应用这些知识来开发一种可以轻松快速测量细胞内 RNA 降解率的方法。
我们设计并制造了一种响应 RNA 降解的荧光探针。该荧光探针是互补序列一条链上附着有发光染料，另一条链上附着有猝灭染料。通常，发光染料的荧光会因猝灭染料的影响而消失（轮廓图，左）。当这种双链RNA被引入细胞内时，如果化学物质无害，双链RNA就会在细胞内部。RNA降解酶分解，发光染料和猝灭染料分离。然后，猝灭染料的影响消失，发光染料发出荧光（右上图）。另一方面，如果化学物质有毒，细胞内RNA降解酶的作用就会减弱，部分双链RNA不会被降解，荧光会保持熄灭状态（图右下）。因此，当将该荧光探针导入细胞内时，可以以荧光强度为指标来评价化学物质的毒性。
这次，我们将由双链RNA制成的荧光探针引入人类胎儿肾脏来源的癌细胞（HEK293）中，并将其暴露于过氧化氢（杀菌剂、氧化应激）、氯化汞（重金属应激）和顺铂（癌症治疗药物）等模型环境化学物质中。结果，在未添加化学品的系统中观察到强荧光，但在添加化学品的系统中，荧光强度根据化学品的浓度而降低（图1）。此外，暴露于化学物质两小时后，荧光强度根据化学物质的浓度明显不同。另一方面，当使用一般的细胞死亡检测试剂时，8小时后细胞数量最终减少，但根据化学物质的浓度，没有差异。新开发的技术，通过将荧光探针引入细胞来评估化学物质的毒性，可以说是一种可以快速评估被检测物质浓度差异的技术。
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| 图1 使用过氧化氢作为模型化学品时荧光强度的变化 |
| 荧光强度比以添加化学物质0小时后的荧光强度为1。 |
未来，我们将研究这次开发的技术是否可以应用于各种有害化学物质。此外，我们计划考虑在广泛的领域中应用，不仅在环境领域，例如环境中化学物质的毒性评估、包含生物效应信息的水质检测、病态建筑综合症等居住环境评估，而且还包括太阳能、风能、燃料电池、新汽车技术等功能化学品的安全评估，以及药品、农药和食品的安全性。