2017 Fiscal Year Annual Research Report
Construction of non-invasive real-time imaging system for cancer stem cell apoptosis and the application in chemoradiation therapy
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15K10007
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| Research Institution | Kitasato University |
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Principal Investigator |
鍵谷 豪 北里大学, 医療衛生学部, 准教授 (30524243)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
小川 良平 富山大学, 大学院医学薬学研究部(医学), 准教授 (60334736)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | がん幹細胞 / アポトーシス / イメージング |
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| Outline of Annual Research Achievements |
がん幹細胞を標的とし、その増殖制御をおこなうことは、がん根治を目指す上で喫緊の課題である。このため、我々の研究室では腫瘍内のがん幹細胞アポトーシスを非侵襲的リアルタイムに可視化するシステム構築し、がん治療へ応用したいと考えている。これまでに蛍光共鳴エネルギー移動（FRET）を応用し、蛍光によりアポトーシス細胞を検出するプローブ作成とがん幹細胞のニッチである低酸素細胞領域のアポトーシスを発光により可視化するシステムを構築してきた。しかし、アポトーシス蛍光プローブにおいてはアポトーシス誘発剤によりFRETは認められたが、低酸素分圧下においてはその蛍光値は非常に低く、生体内で数の少ないがん幹細胞のアポトーシスを可視化することは困難であると考えられた。一方、発光によるアポトーシスの可視化においては、in vitroでの低酸素細胞アポトーシスの可視化に成功した。しかしマウス実験を想定した37℃ではホタル由来ルシフェラーゼ（Luc）の分解が促進され低い発光値を示し生体腫瘍内がん幹細胞アポトーシスの可視化は難しいことが判明した。このため、我々は高い発光値と熱安定性に優れたエビ由来Lucを改良することでホタル由来Lucの熱安定性に起因する発光量低下を回避できると考え，新たに低酸素細胞アポトーシス可視化システムを再構築し，その発光増強を試みた。その結果、低酸素応答エビ由来発光システムの低酸素分圧下における発光量はホタル由来発光システムと比較し約350倍と高い発光値を示し、また37℃、3時間培養後においても発光値の低下は認められなかった。さらに低酸素応答エビ由来発光システムはホタルと比較し約1/10以下の露光時間でアポトーシスのイメージングを可能とした。このため，このシステムは，非侵襲的にマウス腫瘍内がん幹細胞を包含する低酸素細胞アポトーシスを可視化する有用なツールになり得ると考えられた。
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