Involvement of cell-to-cell communication in anticancer effect of microbeam radiation therapy
| Project/Area Number |
21K07737
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 52040:Radiological sciences-related
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| Research Institution | Oita University of Nursing and Health Sciences |
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Principal Investigator |
小嶋 光明 大分県立看護科学大学, 看護学部, 准教授 (80382448)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
伊藤 敦 東海大学, 工学部, 教授 (80193473)
吉田 茂生 東海大学, 工学部, 教授 (70174927)
大原 麻希 (小原麻希) 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 量子生命科学研究所, 研究員 (80736992)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2023: ¥520,000 (Direct Cost: ¥400,000、Indirect Cost: ¥120,000)
Fiscal Year 2022: ¥2,990,000 (Direct Cost: ¥2,300,000、Indirect Cost: ¥690,000)
Fiscal Year 2021: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000)
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| Keywords | MRT / X線マイクロビーム / DNA二重鎖切断 / レスキュー効果 / バイスタンダー効果 / ギャップ結合 / マイクロビーム放射線療法 / 放射線誘発バイスタンダー効果 / 放射線誘発レスキュー効果 / DNA損傷 / 細胞死 |
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| Outline of Research at the Start |
マイクロビーム放射線療法（MRT）は新しい放射線治療法として期待されている。数十μm 幅に絞った微小X線ビームを「すだれ状」に照射することで、正常組織を守りつつ、がん組織を完全に破壊することが MRT の目的である。本研究では MRT の抗がん効果の仕組みとして「がん組織では照射領域内の細胞から非照射領域内の細胞に細胞死を誘導するバイスタンダー因子が伝達される。これによりがん組織は死滅する。これに対して、正常組織では非照射領域内の細胞から照射領域内の細胞に細胞再生に繋がるレスキューシグナルが伝達され、形態が守られる。」という仮説を立て検証する。そして、臨床応用に向けた科学的根拠の確立を目指す。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究ではマイクロビーム放射線療法（MRT）の抗がん効果の仕組みとして「がん組織ではX線が照射された細胞（照射細胞）から周囲の非照射細胞にバイスタンダー因子が伝達され死滅する（バイスタンダー効果説）。正常組織では照射細胞に周囲の非照射細胞からレスキュー因子が伝達され形態が守られる（レスキュー効果説）」という仮説を立て、細胞レベルで検証することを目的とした。
2021年度はヒト正常胎児肺由来繊維芽細胞（WI38）とヒト肺胞基底上皮腺がん細胞（A549）のそれぞれの細胞集団に、1GyのX線を照射野面積を変えて照射し、照射細胞1個当たりのDNA二重鎖切断（DSB）数を比較した。その結果、WI38では照射野面積が小さいとDSB数が顕著に減少していたが、 A549では同様の傾向は見られなかった。これらの結果から、正常細胞集団では照射野面積が小さくなると（照射細胞が非照射細胞に完全に囲まれている状態）とレスキュー効果が生じる可能性を見出した。
2022年度はレスキュー効果のメカニズムを明らかにするために、WI38に維持されている細胞間情報伝達機構（ギャップ結合）をリンデンで阻害し、照射野面積とDSB数の関係を検討した。その結果、リンデンの有無に関わらず、DSB数は照射野面積に依存していた。よって、レスキュー効果にはギャップ結合を介した細胞間情報伝達機構のみが関与しているわけではないことがわかった。
2023年度はWI38とA549に1GyのX線を「すだれ状」に照射し、DNA二重鎖切断（DSB）数を調べた。その結果、WI38では細胞集団全体に均一に照射した場合と比較して、「すだれ状」照射では照射野内の細胞のDSB数が有意に減少することがわかった。しかし、A549では同様の結果は見られなかった。よって、MRTは正常細胞集団にレスキュー効果を誘導することで正常組織を保護する可能性が考えられた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
正常細胞とがん細胞を共存培養する手法の確立に時間を要した。そのため、in vitroで模擬がん状態を再現し、「すだれ」状照射をする実験の開始に遅れが生じた。また、コロナ禍の影響により、計画通りに備品（ライブセルイメージング 装置）の購入ができなかったため、細胞の挙動を解析する実験の開始が遅れた。
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| Strategy for Future Research Activity |
in vitroで模擬がん状態を再現し、「すだれ」状照射の効果を検証する。また、乳腺上皮細胞と乳がん細胞を用いた実験も行い、放射線治療の代表症例である乳がんでもMRTが有効か検討する。
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Report
(3 results)
Research Products
(4 results)
