研究開発リーダー向けに、このエグゼクティブサマリーでは、肥料生産と農業における炭素排出量削減のための最新のアプローチやイノベーションを簡単に解説します。 この新興市場における新たなアプローチをはじめ、重要な進歩、そして新たなイノベーションを常に把握できるよう、台頭するトレンドや重要なポイントを紹介します。

米国では、毎日500万トン近くの有害物質が輸送されています。化学物質の流出事故は統計的には少ないものの、実際の影響は遥かに広範囲に及びます。 最近オハイオ州イースト・パレスティーンで起きた流出事故などでも、第一応答者や輸送業者そして政府機関が、化学物質流出事故後の除去作業においてどういった課題に直面するのかが浮き彫りになりました。 本記事では、塩化ビニルの科学と、ダイオキシンの影響、そして科学文献における潜在的な浄化方法について、詳しく考察します。

最後に、有害物質の輸送の将来を考えるにあたって、今後も事故の発生は不可避ではあるものの、より良い追跡、対応、結果を得るために、将来の意思決定の指針となるようなことを学ぶことはできるでしょう。

塩化ビニルはどのように癌を引き起こすのか

上述のイースト・パレスティーンにおいて、そこでは制御燃焼が行われたにもかかわらず、相当な量の塩化ビニルが土壌、水、空気などの周辺環境に放出されました。 塩化ビニルは、建築、電化製品、包装など数多くの用途に広く使われている化学物質です。 一方で、塩化ビニルはその毒性でも知られている発がん性物質でもあります。

塩化ビニルを摂取、吸入、皮膚接触などで暴露すると、血液中に吸収され、肝臓に運ばれます。 肝臓で塩化ビニルはチトクロームP450という酵素により代謝され、その結果クロロエチレンオキシドという反応性の高い中間体が生成されます（図1）。 この分子にはエポキシド基（赤色で強調表示）が含まれており、それがDNAの塩基（例ではグアニン）と容易に結合し、その結果DNA付加体が形成されます。 これら付加体はDNAの変異を引き起こし、最終的にがん細胞の発生につながる場合があります。

塩化ビニル汚染の浄化方法はあるのか

塩化ビニルは環境中での半減期が短く、例えば土壌からの蒸発は0.2～0.5日、水中からの蒸発は0.8時間、そして大気中での気相反応による分解は1.5日となっています。 したがって、ダイオキシンなど長期間残留する汚染に比べて、塩化ビニルの環境における浄化は長期的な深刻度が低くなります。 浄化にはさまざまな方法（物理的な方法や化学的な方法）があるとはいえ、塩化ビニルに継続的に暴露されている場合にしか適用できないものもあります。

ダイオキシンとは何か。それは危険なのか

ダイオキシン類とは、塩化ビニルの燃焼による副産物として生成される2,3,7,8-テトラクロロジベンゾ-p-ジオキシンや、その他多くのダイオキシン様の化合物からなる環境汚染物質です。 EPAではダイオキシン類の濃度の検査は実施してはいません。しかしダイオキシン類は難分解性であり、また人間の暴露の90％が食品経由であることから、多くの専門家が懸念しています。

ダイオキシン類は毒性が高く、転写因子を模倣または活性化し、遺伝子発現の制御異常を起こすため、多くの生理機能障害を引き起こします。 また、エストロゲンやアンドロゲン、甲状腺ホルモンなどのホルモンを阻害し、生殖、発育、そして免疫系の異常を引き起こす場合もあります。

ダイオキシンの浄化方法はあるのでしょうか？

ダイオキシン除去に関する特許の状勢をCAS コンテンツコレクション™で確認したところ、いくつかの重要なトレンドが浮かび上がりました。 ダイオキシン除去の主要な2つの方法として、熱分解と分解触媒があります。多くの特許が、空気中または飛灰からダイオキシンを除去することに焦点を当てています。 土壌からダイオキシンを除去する研究については、まだ限定的でしかありません。 Fuらは、有機物汚染土壌の熱脱離によるダイオキシン類の排出を抑制する有望な触媒吸着素材として、修飾活性炭（V5-Mo5-Ti）の利用について論じています。

主な企業としては、2000年から2003年にかけて90件以上の特許を出願した三菱重工業（図2）や、過去5年間には中国の新興企業（図3）などが確認されています。 これらの特許文献では、熱分解、排煙、焼却炉排煙、分解触媒などの概念が頻繁に論じられています。 三菱重工業が出願した特許JP2006239484では、レーザー光触媒を利用して粒子上のハロゲン化物を熱分解し、ダイオキシンの発生を抑制する装置を特許請求しています。 特許CN115708995では、排ガスからダイオキシン類を除去するダイオキシン類分解触媒を有する装置を特許請求しています。

データの役割

事故があった直後は、多くの場合、物理的な課題や欠点が注目されがちです。しかし、ここで注目したほうが良いもうひとつの事項として、情報が挙げられます。 現場に駆け付けた第一応答者や応答機関が、容易に安全プロトコルや取り扱いガイドラインを利用できるようになっていることが不可欠です。 また、どんな場合であっても、すべての有害物質はその輸送者によって適切に追跡されていることも重要です。 そこで、サプライチェーン全体のデータを統合し、そして精度と効率を向上させるソリューションが、これまで以上に重要になってきます。 Rinchem社は、世界の最も複雑なサプライチェーンの管理をグローバルに行う企業として、毎年40億以上の化学物質を安全に輸送しています。同社は、CAS登録番号を活用することによって、化学物質データの正確さを保ち、またそれが異なる情報源でも確実に統合されているよう努力している企業のひとつです。

今後の展望

事故の防止策については、制限や政策などさまざまなアプローチがある一方、起きてしまった事故における浄化方法や、健康と環境への影響を最小化させる最適な方法に関しては、今後解決していく必要があります。 科学的な研究や論文は進歩する一方で、危険な化学物質の入手が容易であるという懸念もあり、トレーサビリティが向上するような配慮も必要です。 最後に、消防署が人員不足であったり、有害物質のプロトコルに関する訓練が欠如しているといった状況が発生した場合に備え、流出した化学物質を正確に特定し、そして適切な安全プロトコルが入手できるようになっていることが重要です。 不可避の事故でも、将来の流出や事故シナリオに備えておくことで、その影響を最小限に食い止めることができるようになるでしょう。

エクソソームは、患者のケアの在り方を変える大きな力として脚光を浴びており、がん、心血管疾患、組織再生など広範囲にわたる疾患に応用できるため、その可能性は計り知れません。 最近、Mayo Clinic、Direct Biologics社（ExoFloの製造元）、およびAruna Bio社の専門家が、2023年3月9日にCASのウェビナーに参加しました。

エクソソームは、よく天然の脂質ナノ粒子と呼ばれることがあります。その先天的安定性、低い免疫原性、生体適合性、組織や細胞への優れた浸透力といった明確な特性により、ナノ粒子よりも優れた面がいくつかあります。 エクソソームがなぜ将来の薬物送達や診断、そして治療状勢のあり方を変えることになるのか、詳細は最新のInsight Reportをお読みください。 

ウェビナーの主なハイライト

今回のディスカッションの導入として、まずジャネットにより、この新しい科学分野の現状説明がありました。 文献や知的財産のトレンドではエクソソームが台頭していることが示されています。しかし、より大規模な流通が実現するためには、解決しなければならない単離と精製での重大な課題が残っています。 臨床および前臨床の状勢を深く掘り下げることにより、エクソソームにおけるキープレイヤーやその技術、そして将来にむけて焦点が当てられている治療領域などが明らかになっています。

ベファール博士はまず、自身の臨床研究の進展と、心臓治療へのエクソソームの応用について述べました。 そして、診療所やMayo Clinicにて、創傷治癒、心筋梗塞、女性の健康などの分野における再生治療を目的として、精製エクソソーム産物（PEP）がどのように研究されているか、詳しい説明がありました。 さらに、PEPが酸化ストレスと炎症を抑えるメカニズムと、そこにおける抗酸化酵素の含有量についても説明がありました。

モーズリー博士はまず、広範囲に及ぶエクソソームの生物学的プロセスなど、その複雑さに関して詳しい説明を行いました。 さらに、ExoFloというエクソソーム製品の広範な医薬品パイプラインについての話があり、それが急性呼吸窮迫症候群（ARDS）や変形性関節症など、さまざまな疾患の治療に用いられていることを紹介しました。 最後に、ExoFloがARDS治療において、炎症性タンパク質の減少や免疫細胞集団の増加など、多くの有望な結果をもたらしたことにも言及しました。

スタイス博士からは、まずエクソソームの精製と濃縮における複雑さと、エクソソーム臨床材料のスケールアップのためにcGMP施設がいかに重要かといったことに焦点を当てた話がありました。 そして、治療薬を血液脳関門（BBB）を通過させるようにするための課題や、神経由来のエクソソームAB126の治療への応用についても詳述しました。 AB126には、中枢神経系への自然な親和性と高いBBB透過性があり、虚血性脳卒中後に脳組織を保持・修復する力があります。 最後に、AB126がsiRNAなどさまざまなカーゴを脳に運ぶのにも利用できることを説明しました。

ウェビナーのしめくくりに、参加者から幅広い質問が寄せられ、その中には脂質ナノ粒子とエクソソームの比較からはじまり、エクソソームの分離や精製、そして特性評価など複雑な質問まで登場しました。 まとめると、今回は、薬物送達やアンメットニーズの高い疾患の治療において、エクソソームは有望な可能性があることを確認することができた、充実したパネルディスカッションになりました。

ウェビナーの映像と関連スライドは、こちらでご覧ください。