| Project/Area Number |
20K16744
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Basic Section 52040:Radiological sciences-related
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| Research Institution | National Institutes for Quantum Science and Technology |
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Principal Investigator |
小林 亜利紗 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 量子医科学研究所, 主任研究員 (30773931)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,030,000 (Direct Cost: ¥3,100,000、Indirect Cost: ¥930,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
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| Keywords | 放射線誘発バイスタンダー効果 / 放射線抵抗性獲得 / COX-2 / 放射線抵抗性 / 線質依存性 |
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| Outline of Research at the Start |
放射線がん治療では様々な線質の放射線が用いられているが、近年、照射領域外の非照射細胞に対して照射細胞と類似した生物学的効果が現れる「放射線誘発バイスタンダー効果」による影響を加味する必要があることが明らかになっている。バイスタンダー効果は照射細胞の周囲にいた非照射細胞に対し、死や損傷を与えるのみならず、適応応答やDNA修復促進等の放射線抵抗性をもたらすことも報告されている。非照射がん細胞の放射線抵抗性獲得は、繰り返し照射を基本とする現在の放射線がん治療において、治療効果低減を招くことが懸念される。そこで本研究ではバイスタンダー効果による放射線抵抗性獲得における機序を評価する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は放射線誘発バイスタンダー効果によるがん細胞の放射線抵抗性獲得機序を明らかにすることを目的とした。
現在までに、ヒト肺がん細胞A549に対してブロードビームならびにマイクロビーム照射を行い、バイスタンダー効果による放射線抵抗性獲得が非照射のA549細胞に起きることを確認した。さらに、放射線抵抗性が増強した細胞において、Cyclooxygenase-2(COX-2)の発現が増加することが分かった。COX-2-ノックアウト細胞株では、COX-2野生株で確認された放射線抵抗性の増強は検出されなかったことから、バイスタンダー効果による放射線抵抗性獲得へのCOX-2の関与が明らかになった。更に、放射線抵抗性獲得はヘミチャネル阻害剤の添加によっても抑制された。以上のことから、放射線照射によってがん細胞はCOX-2を発現し、その代謝産物がヘミチャネルを介して非照射がん細胞に伝播することで、非照射がん細胞の放射線抵抗性を促すことが示唆された。放射線がん治療におけるCOX-2発現の調節は、治療の更なる高度化につながると考えられる。今後、より詳細な機序を明らかにし、効果的な治療につながる知見を得るため、下記の実験を行う予定である。
①バイスタンダーがん細胞における放射線抵抗性獲得において、COX-2代謝産物がドミナントとして働いていることを確認する。②バイスタンダーがん細胞の放射線抵抗性獲得におけるDNA修復機構の変化を確認する。
具体的には、COX-2代謝産物であるPGE2をA549ならびにA549-COX-2ノックアウト細胞に添加したのち放射線照射を行い、下記の実験を行う。
（１） 細胞生存率をコロニー形成法により取得する。（２）DSB修復経路の活性をヒストンタンパク質のリン酸化によって評価する。
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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
現在までにCOX-2-野生株ならびにCOX-2ノックアウト細胞株を用いてバイスタンダー効果による放射線抵抗性獲得について検討したところ、ノックアウト細胞株ではCOX-2野生株で確認された非照射細胞の放射線抵抗性の増強は検出されないことを確認し、放射線抵抗性獲得に対するCOX-2の関与を明らかにした。更に、バイスタンダー効果による放射線抵抗性獲得は、ヘミチャネル阻害剤の添加によっても抑制された。これらの結果から、放射線照射によって細胞はCOX-2を発現し、その代謝産物がヘミチャネルを介して非照射がん細胞に伝播することで、放射線抵抗性を促すことが示唆された。本研究成果は、COX-2発現を調節することによって放射線がん治療の更なる高度化につながる可能性を示し、これらの研究成果は、英文査読付き原著論文ならびに国際会議にて報告した。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後、より詳細にバイスタンダー効果による放射線抵抗性獲得機序を明らかにし、効果的な放射線がん治療につながる知見を得るため、COX-2代謝産物が非照射がん細胞の放射線抵抗性獲得に対してドミナントに働いていることを確認する。また、その機序を明らかにするため、COX-2代謝産物の有無におけるがん細胞のDNA修復速度の変化を確認する。
具体的には、COX-2代謝産物であるプロスタグランジンをA549ならびにA549-COX-2ノックアウト細胞に添加、照射したのち、下記の実験を行う。
（１） 細胞生存率をコロニー形成法により取得する。（２）細胞のDNA損傷率を微小核形成率から測定する。（３）DSB修復経路の活性をヒストンタンパク質のリン酸化によって評価する。
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