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Real-time and non-invasive imaging of tumor cell death and its application to radiation treatment

Research Project

Project/Area Number 18K07768
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 52040:Radiological sciences-related
Research InstitutionKitasato University

Principal Investigator

Kagiya Go  北里大学, 医療衛生学部, 准教授 (30524243)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 小川 良平  富山大学, 学術研究部医学系, 准教授 (60334736)
Project Period (FY) 2018-04-01 – 2021-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2020)
Budget Amount *help
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2018: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Keywords細胞死 / ネクローシス / プロテインスプライシング / リアルタイムイメージング / 放射線治療 / 腫瘍内細胞死 / アポトーシス / 低酸素細胞 / 非侵襲的リアルタイムイメージング / 細胞死可視化システム
Outline of Final Research Achievements

Necrosis, a form of cell death, not only occurs with the development of various diseases but also with a tumor tissue response to cancer treatment. Therefore, pursuing the progress for cancer therapy through induction of necrosis may be one of the most effective approaches for cancer eradication. We herein describe the development of a real-time imaging system to visualize intratumoral necrosis. The system is composed of two types of cells expressing either one of two necrosis imaging reporters that consist of two split-luciferase fragments. When necrosis occurs in a tumor composed of both of the cells, the two types of leaked reporters can reconstitute the enzymatic activity as a result of protein trans-splicing, and thereby emit bioluminescence. This system allowed in vitro imaging of necrosis. We further confirmed real-time imaging of intratumoral necrosis caused by physical or chemical tissue disruption, validating its application in in vivo necrosis imaging.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

腫瘍内で誘発される細胞死(アポトーシス,ネクローシス)を低侵襲かつリアルタイムに可視化するシステムは,腫瘍内細胞死の動態解析を簡便にし,放射線治療条件の最適化および抗がん剤を併用した放射線化学療法の開発等,治療への応用に有用な手段となる。これまで我々は,放射線や抗がん剤治療に対し抵抗性である腫瘍内低酸素細胞のアポトーシスを可視化するシステム構築に成功している。本研究課題では,もう一つの細胞死,ネクローシスを可視化するシステム構築を目的とした。その結果, 腫瘍内で誘発されるネクローシスの低侵襲かつリアルタイム可視化に成功した。今後は構築した細胞死可視化システムを用い,がん治療への還元を目指す。

Report

(4 results)
  • 2020 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2019 Research-status Report
  • 2018 Research-status Report
  • Research Products

    (9 results)

All 2021 2020 2019

All Journal Article (1 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 1 results,  Open Access: 1 results) Presentation (8 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results)

  • [Journal Article] Real-time visualization of intratumoral necrosis using split-luciferase reconstitution by protein trans-splicing.2020

    • Author(s)
      Go Kagiya Ayaka Sato Ryohei Ogawa Masanori Hatashita Mana Kato Makoto Kubo Fumiaki Kojima Fumitaka Kawakami Yukari Nishimura Naoya Abe Fuminori Hyodo.
    • Journal Title

      Mol Ther Oncolytics.

      Volume: 20 Pages: 48-58

    • DOI

      10.1016/j.omto.2020.12.001

    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Presentation] 生体腫瘍内ネクローシスの低侵襲リアルタイム可視化システムの構築2021

    • Author(s)
      鍵谷 豪
    • Organizer
      第13・14回再生医療・細胞デザイン研究施設シンポジウム
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] Development of a non-invasive real time imaging system for hypoxic cell apoptosis2019

    • Author(s)
      A. Sato, M. Kato, R. Ogawa, M. Hatashita, F. Hyodo, M. Kubo and G. Kagiya
    • Organizer
      16th International Congress of Radiation Research
    • Related Report
      2019 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 低酸素細胞アポトーシス可視化システムの開発2019

    • Author(s)
      佐藤彩花、加藤真奈、小川良平、畑下昌範、兵藤文紀、久保 誠、鍵谷 豪
    • Organizer
      第32回北里大学バイオサイエンスフォーラム
    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Presentation] ネクローシス可視化システムの開発2019

    • Author(s)
      鍵谷 豪、佐藤彩花、加藤真奈、兵藤文紀、畑下昌範、久保 誠、小川良平
    • Organizer
      第25回癌治療増感研究会
    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Presentation] 低酸素細胞アポトーシス可視化システムの開発2019

    • Author(s)
      佐藤彩花、加藤真奈、小川良平、兵藤文紀、畑下昌範、久保 誠、鍵谷 豪
    • Organizer
      第25回癌治療増感研究会
    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Presentation] エビ由来ルシフェラーゼを用いたネクローシス可視化システムの改良2019

    • Author(s)
      鍵谷 豪、佐藤彩花、加藤真奈、小川良平、田中良和、畑下昌範
    • Organizer
      日本放射線影響学会
    • Related Report
      2018 Research-status Report
  • [Presentation] エビ由来ルシフェラーゼを用いたネクローシス可視化システムの改良2019

    • Author(s)
      佐藤彩花、加藤真奈、小川良平、畑下昌範、田中良和、鍵谷 豪
    • Organizer
      北里大学バイオサイエンスフォーラム
    • Related Report
      2018 Research-status Report
  • [Presentation] エビ由来ルシフェラーゼを用いたネクローシス可視化システムの改良2019

    • Author(s)
      佐藤彩花、加藤真奈、小川良平、畑下昌範、田中良和、鍵谷 豪
    • Organizer
      日本放射線腫瘍学会生物部会学術大会
    • Related Report
      2018 Research-status Report

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Published: 2018-04-23   Modified: 2022-01-27  

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