| Project/Area Number |
22K12375
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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 63020:Radiation influence-related
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| Research Institution | Hiroshima University |
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Principal Investigator |
河合 秀彦 広島大学, 医系科学研究科(薬), 准教授 (30379846)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
紙谷 浩之 広島大学, 医系科学研究科(薬), 教授 (10204629)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 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 2024: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
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| Keywords | 放射線被曝 / がん / 幹細胞 / 細胞老化 |
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| Outline of Research at the Start |
放射線被曝によって間質系細胞に誘導された細胞老化が、局所的に慢性炎症を惹起し、段階的プロセスを介して組織幹細胞に“クラスター性変異”生成を誘発することが放射線発がんに寄与している可能性が考えられる。そこで本研究計画では、その検証を目的として、我々が最近独自に開発した次世代シークエンサー（NGS）を用いたハイスループットの変異解析法により、損傷誘発クラスター性変異の解析を進めることで、放射線発がんのメカニズムを明らかにする。
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| Outline of Annual Research Achievements |
研究計画の初年度には、さまざまな実験条件でヒト細胞でDNAに生じる変異の誘発頻度と変異スペクトルをハイスループットに高感度解析することが可能な実験方法として、分子barcodeを挿入したシャトルベクター（SV）libraryとNGSを利用した「SV-NGS法」を開発した。SV-NGS法を用いて、Cs-137ガンマ線の持続照射環境で誘発される変異解析を行ったところ、10の-5乗bp/Gy/dayのオーダーで照射線量率依存的な変異を検出することができた。変異スペクトル解析の結果、持続照射環境では未照射バックグラウンドで誘発される変異と同一の変異スペクトルで変異が増加することが明らかとなった。また、ガンマ線照射による変異は、急照射と持続照射で同一線量を照射した場合、急照射では欠失変異がより検出される傾向があったものの、持続照射では誘発される変異がより増加した。この結果は、ガンマ線照射によって誘発される変異は、ガンマ線が生成するDNA損傷が直接誘発する変異だけでなく、間接的に変異を誘発する機構が存在し、その寄与度は線量率依存的に異なる可能性を示唆するものと考えた。そこで、持続照射によって誘発される変異を検出することをを目的として、酸化損傷塩基を人工的に導入したSV libraryを用いて、持続照射実験を行った。その結果、導入損傷塩基に依存して特徴的な変異スペクトルが鎖バイアスを持って増加することが明らかとなった。また、これまでの実験で用いているSV libraryでは解析配列の偏りが存在し、変異シグネチャー解析する上で問題となることから、変異解析用のSV libraryの改良を行った。新たに開発したSV libraryを用いて、紫外線照射による検証実験を行ったところ、SV-NGS法と同様の結果が得られ、より検出バイアスの少ない新たな変異解析方法が確立できたものと考えている。
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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
前年度に確立したSV-NGS法を用いることで、ガンマ線によるDNA損傷が非常に低頻度で生じる持続照射環境においても、ヒト培養細胞での変異検出が可能であることが明らかとなった。また、急照射と持続照射において、持続照射でより多くの変異が検出されたことから、逆線量率効果的に、放射線が変異を誘発する新しい分子機構が存在することが示唆される。更に、損傷を持つSVを用いた検証実験を行った。この実験結果は、プレプリントサーバーに掲載済(DOI: 10.1101/2024.02.29.581290)である。計画はおおむね順調に進展しているものと考えている。
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| Strategy for Future Research Activity |
研究計画の次年度には、SV-NGS法を用いて持続照射によって誘発される変異とその特徴を明らかとした。ただし、SV-NGS方法では、検出できる変異に偏りがあることで正確な変異シグネチャー解析を行うことができなかったことから、SV-NGS法を改良し、配列による変異検出の偏り少ない変異解析法を開発した。新たな変異解析法を用いて、最終的に老化細胞によって誘発されるクラスター変異とその誘発分子機構を明らかとする。
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