| Project/Area Number |
20H00443
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Medium-sized Section 42:Veterinary medical science, animal science, and related fields
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
稲波 修 北海道大学, 獣医学研究院, 教授 (10193559)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
平岡 和佳子 明治大学, 理工学部, 専任教授 (00212168)
安井 博宣 北海道大学, 獣医学研究院, 准教授 (10570228)
平田 拓 北海道大学, 情報科学研究院, 教授 (60250958)
滝口 満喜 北海道大学, 獣医学研究院, 教授 (70261336)
岡松 優子 北海道大学, 獣医学研究院, 教授 (90527178)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2024)
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| Budget Amount *help |
¥45,110,000 (Direct Cost: ¥34,700,000、Indirect Cost: ¥10,410,000)
Fiscal Year 2024: ¥7,410,000 (Direct Cost: ¥5,700,000、Indirect Cost: ¥1,710,000)
Fiscal Year 2023: ¥7,930,000 (Direct Cost: ¥6,100,000、Indirect Cost: ¥1,830,000)
Fiscal Year 2022: ¥7,930,000 (Direct Cost: ¥6,100,000、Indirect Cost: ¥1,830,000)
Fiscal Year 2021: ¥8,320,000 (Direct Cost: ¥6,400,000、Indirect Cost: ¥1,920,000)
Fiscal Year 2020: ¥13,520,000 (Direct Cost: ¥10,400,000、Indirect Cost: ¥3,120,000)
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| Keywords | 老化様細胞死 / がん / SASP / 放射線治療 / 化学療法 |
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| Outline of Research at the Start |
放射線や化学療法によるがん治療後の細胞死にはネクローシス（壊死）、アポトーシス、老化様細胞死、分裂期核崩壊などがある。このうち、老化様細胞死は炎症物質を放出するSenescence Associated Secretory Phenotype （SASP）という現象によって、炎症の増大、増殖促進や転移を引き起こし、かえって症状を増悪させる場合がある。本研究では放射線や制がん剤あるいはその併用治療で増大する老化様細胞死に対してセノリティック薬剤（老化様細胞の除去作用を持つ薬剤）を処理することで効率的にがん治療を誘引させるという新しいセノリティックテラピーを確立する研究である。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は、がん細胞に対して放射線照射や制がん剤としてエトポシドを処理した時に誘導される老化細胞を評価し、サバイビン阻害剤YM155を用いることで老化細胞を選択的除去することができるか否かについて中心的に検討した。ヒト結腸がんHCT116細胞とヒト非小細胞性肺がんNCI-H460細胞に対し、8 GyのX線照射もしくは5 μMのエトポシドで36時間処理を行った。さらに96時間培養し、SA-β-Gal染色もしくは、Red-β-D-gal 染色により細胞老化を評価した。IL-6，IL-8ならびにIL-1βの測定はELISAにて行った。YM155は老化誘導処理72時間後から24時間に存在するように処置した。アポトーシスはAnnexin V/PI染色後により評価した。放射線照射あるいはエトポシド処理後、HCT116細胞およびNCI-H460細胞のどちらの細胞株においても、SA-β-Gal陽性細胞が顕著に出現した。老化誘導はRed-β-D-gal染色、Red-β-D-gal 染色およびELISAで評価した。HCT116細胞において、X線照射およびエトポシド処理による老化誘導後の96時間後において、それぞれ55.0%ならびに58.7%であった老化細胞の割合がYM155をポスト処理したことで、それぞれ34.6%ならびに31.5%にまで減少した。一方で、96時間後においてX線照射で56.5%ならびに、エトポシド処理で40.7%であったアポトーシス陽性細胞の割合は、YM155をポスト処理したことで、それぞれ84.3%ならびに66.5%まで増加し以上の結果はX線照射およびエトポシド処理により誘導された細胞老化に対し、YM155のポスト処理によって老化細胞が有意に減少し、アポトーシスの割合が有意に増加したことが明らかとなり、老化細胞の大部分がアポトーシスを起こして除去されたことを示唆している。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
過去3年間でヒト肺がんA549細胞、H460細胞ヒト結腸 、がんHCT116およびヒト非小細胞性肺がん由来NCI-H460細胞等のがん細胞を用いて、放射線照射によって細胞腫の程度の差こそあれ、無視できない数の細胞で老化様細胞死を起こす事やグルタミン代謝阻害剤を阻害でさらにその増大が起きる事が示された。これは実際の低栄養・低酸素のがん細胞では老化様細胞が治療行為としての放射線照射や化学療法を行っても老化様細胞が増大し、炎症の増大、上皮間葉転換の増進に伴う転移の推進を促す危険があることを明らかにした。同時にアポトーシス抑制に関連する制御因子を標的とした分子を標的とすることで老化様細胞の排除を効率的に行えることを見いだしている。これは治療上で老化様細胞による悪性事象を軽減できる方法として重要な発見であり、既に学会発表や誌上発表で公表している。老化様細胞死誘導のメカニズム解明の点で研究成果の進捗が少し遅れているが、現在、既にRASの関与に注目をして研究を開始しており、来年度計画している細胞質DNAセンサーcGASやStingのシグナル伝達経路やmTOR やMAPキナーゼ系などの既知のシグナル伝達経路の酸化ストレスでの老化細胞誘導における役割解明も計画中で、来年度には幾つかの機構解明に繋げられると思われる。また、移植腫瘍モデルマウスを用いたインビボの系の実験ついてもこれからの課題であるが、来年度にその準備を進める予定である。以上の進捗状況からあと、研究期間2年を残しているが、十分当初目的を達成できると予想され、おおむね順調に進展していると評価している。
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| Strategy for Future Research Activity |
過去3年間で細胞系での放射線やエトポシドなどの制がん剤による癌治療時に老化様細胞死が誘引され、低栄養条件ではさらに多くの炎症性サイトカイン等のSASP放出が観察されることを見いだした。また、組織免疫の低下や転移の誘導にも繋がることから、アポトーシスを抑制する細胞内抑制分子を阻害させることでアポトーシスに転換できることを明らかにしてきた。この様にこれまで細胞レベルでの現象的な側面は細胞種によらずに共通ていることが明確になってきたので、今後はその分子メカニズムを明らかにすることに重点を置く。以上の昨年度までの成果を踏まえて、昨年の計画で継続している課題として、がん組織に於いてグルタミノリシス調節に強く関与すると言われている遺伝子変異としてRAS変異と老化様細胞死増強の関与について引き続き進めると共に、サイトカイン分泌に重要であることで最近注目を集めている細胞質DNAセンサーcGASやStingのシグナル伝達経路やmTORやMAPキナーゼ系などの既知のシグナル伝達経路の酸化ストレスでの老化細胞誘導における役割についても検討をさらに進める予定である。さらに、最終年度の臨床への応用に向けて、担癌マウス実験系を作成し、放射線や制がん剤によるインビボでの老化様細胞の検出系の作成とセノリシス薬剤の老化様細胞除去についてその測定と検出系の確立を行う予定である。
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