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Real-time visualization of radiation-induced intratumoral cell death and its application to radiation therapy

Research Project

Project/Area Number 21K07654
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, 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) 2021-04-01 – 2024-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥3,900,000 (Direct Cost: ¥3,000,000、Indirect Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Keywords細胞死 / アポトーシス / リアルタイム可視化 / 腫瘍血管損傷 / 免疫機構 / EPR効果 / ネクローシス / 低侵襲イメージング / 放射線 / リアルタイムイメージング / 腫瘍内細胞死 / オートファジー細胞死
Outline of Research at the Start

放射線や抗がん剤により腫瘍内で誘発される細胞死を可視化するシステムは、放射線治療条件の最適化および放射線化学療法の開発等に対し有用な評価法になり得ると考える。本研究の目的は、放射線による腫瘍内細胞死(アポトーシス、ネクローシス、オートファジー細胞死)を低侵襲かつリアルタイムに可視化するシステムを構築し、放射線治療臨床研究へ還元できる生物学的エビデンスを提示することである。これら細胞死可視化システムから得られる4次元動態解析を基に、殺細胞効果の高い放射線治療の確立を目指す。

Outline of Final Research Achievements

The aim of this study was to visualize cell death induced by X-ray irradiation and to elucidate the mechanisms of cell death induced within tumors. We focused on apoptosis among cell death and constructed apoptosis-imaging cells. Employing these cells, we successfully visualized X-ray-induced apoptosis in vitro and achieved real-time visualization with minimal invasiveness in tumor-bearing mice transplanted with these imaging cells. Based on luminescence data analysis, we demonstrated that the immune system is less involved in the apoptosis within tumors induced early after X-irradiation, and that nutrient depletion in cancer tissue secondary to tumor vascular damage is the main cause. This is one of the main factors determining the lethal effect of radiation on tumor cells.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

腫瘍内で誘発される細胞死を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や抗癌剤併用の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。本研究により腫瘍内細胞死(アポトーシス)は、がん細胞の放射線感受性だけでなく、放射線による腫瘍血管損傷を起因とし誘発されることが証明された。これらの知見は放射線治療や免疫治療を組み合わせた新規治療法の開発につながる研究である。

Report

(4 results)
  • 2023 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2022 Research-status Report
  • 2021 Research-status Report
  • Research Products

    (9 results)

All 2022 2021 2020

All Journal Article (3 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 2 results,  Open Access: 2 results) Presentation (6 results)

  • [Journal Article] 放射線により誘発する腫瘍内細胞死の可視化2022

    • Author(s)
      鍵谷 豪,小川良平,畑下昌範,青柳美希
    • Journal Title

      Medical Science Digest

      Volume: 48 Pages: 49-52

    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Journal Article] Culturing Chinese hamster ovary cells on Cyclo Olefin Polymer triggers epithelial‐mesenchymal transition and spheroid formation, which increases the foreign gene expression driven by the Moloney murine leukemia virus long terminal repeat promoter2021

    • Author(s)
      Hirano Takaaki、Adachi Satoru、Ichimura Naoya、Kasai Akira、Kobayashi Masashi、Okuda Takashi、Ogawa Ryohei、Kagiya Go
    • Journal Title

      Biotechnology Progress

      Volume: 37

    • DOI

      10.1002/btpr.3159

    • Related Report
      2021 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [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
      2021 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Presentation] 高線量X線照射による腫瘍内アポトーシスの誘発メカニズム2022

    • Author(s)
      青柳美希,小川良平,畑下昌範,兵藤文紀,鍵谷 豪
    • Organizer
      北里大学バイオサイエンスフォーラム
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] 高線量X線照射による腫瘍内アポトーシスの誘発メカニズム2022

    • Author(s)
      青柳美希,小川良平,畑下昌範,兵藤文紀,鍵谷 豪
    • Organizer
      第59回日本放射線腫瘍学会生物部会学術大会
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] 9-アミノアントラセン誘導体の蛍光特性を利用した合成とがん細胞イメージングへの応用2022

    • Author(s)
      上田寛治,山浦 貴久,板倉 誠,松沢 英世,鍵谷 豪,川上 文貴,内山 洋介
    • Organizer
      日本化学会
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] 9-アミノアントラセン誘導体の蛍光特性を利用した合成とがん細胞イメージングへの応用2022

    • Author(s)
      上田寛治・山浦 貴久・板倉 誠・松沢 英世・鍵谷 豪・川上 文貴、内山 洋介
    • Organizer
      日本化学会第102春期年会
    • Related Report
      2021 Research-status Report
  • [Presentation] X線により誘発される腫瘍内低酸素細胞アポトーシスの可視化2021

    • Author(s)
      鍵谷 豪,青柳美希,小川良平,畑下昌範,兵藤文紀
    • Organizer
      第58回日本放射線腫瘍学会生物部会学術大会
    • Related Report
      2021 Research-status Report
  • [Presentation] 放射線による腫瘍内低酸素細胞アポトーシスの可視化とその経時変化2021

    • Author(s)
      青柳美希,小川良平,畑下昌範,兵藤文紀,久保 誠,小島史章,川上文貴,鍵谷 豪
    • Organizer
      第34回北里大学バイオサイエンスフォーラム
    • Related Report
      2021 Research-status Report

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Published: 2021-04-28   Modified: 2025-01-30  

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