ホエイタンパク質の「冠」を持つマイクロプラスチックは、ニューロンとミクログリアの働きを阻害する

DGIST（韓国）の科学者たちは、マイクロプラスチックが生物学的環境（例えば血液）に入ると、すぐにタンパク質で覆われ、いわゆるタンパク質コロナを形成することを明らかにしました。実験では、このような「冠状」粒子がニューロンとミクログリアにおけるプロテオームの重大な再編成を引き起こしました。タンパク質合成、RNA処理、脂質代謝、核と細胞質間の輸送が阻害され、同時に炎症シグナルが活性化されました。結論として、タンパク質と結合したマイクロプラスチックは、「裸の」粒子よりも生物学的に危険である可能性があります。この論文はEnvironmental Science & Technology誌に掲載されました。

研究の背景

• マイクロプラスチックおよびナノプラスチック（MNP）は、脳を含む人体組織で既に発見されています。2024年から2025年にかけて、独立した研究グループが死者の肝臓、腎臓、脳にMNPが存在することを確認し、濃度が時間とともに増加していることを示しました。別の研究では、嗅球にもマイクロプラスチックが検出され、中枢神経系への鼻の「バイパス」が示唆されました。
• 粒子が脳に侵入する仕組み。嗅覚器官に加え、多くの動物実験やレビューでは、マイクロナノプラスチックが血液脳関門（BBB）を通過し、神経炎症や神経組織の機能障害を引き起こす可能性があることが示唆されています。
• 「タンパク質コロナ」は粒子の生物学的特性を決定します。生物学的環境において、ナノ粒子の表面はすぐに吸着タンパク質（タンパク質コロナ）で覆われます。そして、このコロナが、どの受容体が粒子を「認識」するか、粒子が臓器間でどのように分布するか、そしてどの程度の毒性があるかを決定します。これはナノ毒性学において十分に説明されており、マイクロプラスチック／ナノプラスチックへの応用がますます進んでいます。
• 神経毒性についてこれまでにわかっていること。生体内実験およびレビューでは、MNPへの曝露がBBB透過性の増加、ミクログリアの活性化、酸化ストレス、認知障害と関連付けられていますが、ヒトのニューロンおよびミクログリアにおけるプロテオームレベルのメカニズムデータは限られています。
• Environmental Science & Technology誌に掲載された新しい論文は、どのような「穴」を埋めるのでしょうか？著者らは、血清タンパク質を「冠した」マイクロプラスチックと「裸の」粒子がニューロンとミクログリアのプロテオームに及ぼす影響を初めて体系的に比較し、基本的な細胞プロセスにおける不利な変化を増幅させるのはコロナであることを明らかにしました。これにより、MNPの環境問題は、脳へのリスクの具体的な分子メカニズムに近づきました。
• なぜこれがリスク評価において重要なのでしょうか？コロナを考慮に入れないプラスチック毒性の実験室試験では、危険性を過小評価する可能性があります。タンパク質（血液、脳脊髄液）の存在下での粒子の影響をモデル化する方がより正確であり、これは既にレビュー論文で推奨されています。

彼らは具体的に何をしたのでしょうか?

• 実験室では、マイクロプラスチックをマウス血清中で培養し、粒子表面にタンパク質の「クラウン」を形成させた後、その粒子を脳細胞（培養ニューロン（マウス）とミクログリア（ヒト））に曝露させた。曝露後、細胞のプロテオームを質量分析法を用いて調べた。
• 比較のために、「裸の」マイクロプラスチック（クラウンなし）の影響も評価しました。これにより、粒子上のタンパク質殻が毒性シグナルのどの程度をもたらすかを特定することが可能になりました。

主な結果

• タンパク質コロナはプラスチックの「個性」を変化させます。ナノ毒性学の法則から予想されるように、微粒子は血清中の不均一なタンパク質層を吸着します。このような複合体は、脳細胞におけるタンパク質発現に、「裸の」粒子よりもはるかに顕著な変化を引き起こしました。
• 細胞の基本的なプロセスに影響を及ぼす。「冠状」マイクロプラスチックによって、RNAの翻訳・処理機構の構成要素が減少し、脂質代謝経路が変化し、核質輸送が阻害された。つまり、神経細胞の生存と可塑性という「基本的な」機能が損なわれたのだ。
• 炎症と認識の活性化。著者らは、炎症プログラムと細胞粒子認識経路の活性化が、脳内のマイクロプラスチックの蓄積と脳の免疫細胞の慢性的な炎症に寄与している可能性があると説明した。

なぜこれが重要なのでしょうか?

• 現実世界では、マイクロプラスチックやナノプラスチックが「裸」であることはほとんどありません。それらはタンパク質、脂質、その他の環境分子で覆われており、粒子が細胞とどのように相互作用するか、血液脳関門を通過するかどうか、そしてどの受容体がそれを「認識」するかを決定するコロナと呼ばれる構造をしています。今回の研究は、神経毒性を高めるのがコロナであることを直接的に示しています。
• 状況は警戒を強めている。独立した研究により、マイクロプラスチックが人間の嗅球内に存在し、死者の脳内ではレベルが上昇していることが発見されている。また、レビューでは BBB 浸透経路、酸化ストレス、神経炎症について議論されている。

これは以前のデータと比べてどうでしょうか?

• ナノ粒子については、コロナの組成が「生物学的アイデンティティ」とマクロファージ／ミクログリアによる捕捉を決定づけると長年説明されてきました。マイクロプラスチックについても、消化管／血清由来のコロナが細胞捕捉に及ぼす影響に関する研究を含め、同様のデータが収集されています。本論文は、脳細胞に特化した詳細なプロテオーム解析の先駆けの一つです。

制限

• これは試験管内細胞モデルです。メカニズムは示されますが、体内での効果の投与量、持続期間、可逆性などの質問に直接答えるものではありません。
• 特定の種類の粒子とタンパク質コロナが使用されましたが、実際の環境ではコロナの組成（血液、脳脊髄液、呼吸器粘液など）が変化し、それに伴って生物学的影響も変化します。動物モデルとヒトにおけるバイオモニタリングが必要です。

これがリスク評価と政策にどのような影響を与えるか

• プラスチックの毒性試験システムには、関連する生体液（血液、脳脊髄液）の「コロナ」段階を含める必要があります。そうしないと、リスクを過小評価することになります。
• 規制当局と産業界にとって、これはマイクロプラスチックの排出量を削減し、タンパク質コロナとの親和性が低い材料の開発を加速し、食品、大気、水中のプラスチックのモニタリングに投資する根拠となる。レビューでは、測定の標準化とコロナ排出量の把握が当面の優先事項であると強調されている。

読者が今日すべきこと

• マイクロプラスチックの発生源との接触を減らす：ボトル入りの水ではなく、ろ過された水道水を選び、可能であればプラスチック容器に入れたまま食品を加熱しないよう注意し、合成繊維の衣類は低速で洗うか、マイクロファイバーフィルターを使用するなど、適切な対策を講じましょう。（これらのヒントは記事から引用したものではなく、最新のリスクレビューと一致しています。）

出典：Ashim J. 他「タンパク質マイクロプラスチックコロネーション複合体が脳由来ニューロン細胞およびグリア細胞におけるプロテオーム変化を引き起こす」Environmental Science & Technology.https://doi.org/10.1021/acs.est.5c04146