2016 Fiscal Year Research-status Report
重粒子線照射におけるDNA修復因子の機能解析とより効果的な治療法への応用
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15K10012
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| Research Institution | Institute of Physical and Chemical Research |
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Principal Investigator |
泉 雅子 国立研究開発法人理化学研究所, 仁科加速器研究センター, 専任研究員 (00280719)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 重粒子線 / 放射線治療 / DNA修復 / DNA二本鎖切断 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ヒト正常繊維芽細胞（NB1RGB 細胞）を血清飢餓によりG0期に同調し、蛍光抗体法により放射線照射後の修復タンパク質の動態を、対数増殖期の細胞と比較した。非相同末端結合の主要な因子であるDNA-PKのフォーカス数は、X線照射後は対数増殖期に比べてG0期では約二倍形成されていた。一方、重粒子線照射後のフォーカス数は、対数増殖期とG0期でほぼ同じであった。また、対数増殖期の細胞おいて、相同組換え修復の主要な因子であるRad51フォーカスを有する細胞の割合は、X線を照射した場合は８時間後に最大となったが、重粒子線照射の場合は照射１時間後に最大となり、その後減少した。以上の結果は、昨年度CHO細胞とその変異株を用いた解析結果とも一致し、Ｘ線照射では少なくとも一部のDNA二本鎖切断修復反応において、非相同末端結合と相同組換えが競争的に機能していることを示している。さらに、CHO細胞を用いた生存率曲線の解析結果とも合わせて考えると、重粒子線の場合は、相同組換えが主に機能していると考えられる。
一方、CHO細胞、CHO細胞を親株とするDNA-PK欠損株、Rad51欠損株にＸ線あるいは重粒子線を照射後、経時的に細胞抽出液を調製してDNA二本鎖切断の指標となるリン酸化型ヒストンH2AXの量を調べたところ、DNA-PK欠損株では、いずれの放射線でも照射後のリン酸化型ヒストンH2AXの増加量が他の細胞よりも少ないことが判明した。DNA-PKはヒストンH2AXをリン酸化する主要な酵素の一つであり、X線だけではなく、重粒子線でもDNA切断を認識して活性化されていることが示唆された。従って、非相同末端結合に関わるDNA-PKも重粒子線による損傷を認識し、活性化されて別の修復タンパク質をリン酸化するが、最終的には相同組換え修復が主に選択されて機能することが示唆された。
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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
平成28年度は、主に重粒子線照射後の修復タンパク質の動態について、蛍光抗体法とウエスタンブロットによる解析を計画していた。サンプリングは完了しており、一部のサンプルの解析を残すのみとなっている。
これと並行して、CHO細胞を用いて、6-チオグアニン耐性を指標に、重粒子線照射後のヒポキサンチングアニン-ホスホリボシルトランスフェラーゼ遺伝子（hgprt）の突然変異率を測定する実験を行ったが、施設の都合で加速器実験の回数が少なく、十分なデータが得られなかったので今年度引き続き実験を行う予定である。全体としては概ね予定通り進行している。
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| Strategy for Future Research Activity |
１．昨年度に引き続き、以下の二点を実施する。
（１）哺乳類の各種培養細胞を用いて、重粒子線照射後の修復タンパク質の細胞内動態を蛍光抗体法とウエスタンブロットにより解析する。
（２）CHO細胞とCHO細胞を親株とする二種類の変異株（DNA-PK欠損株、Rad51欠損株）を用いて、重粒子線照射後の突然変異率を測定し、突然変異誘発におけるそれぞれのDNA修復経路の役割を明らかにする。
２．新たに以下二点を実施する。
（１）ヒト正常繊維芽細胞あるいはCHO細胞を栄養飢餓により静止期に同調し、重粒子線を照射する。一定時間後、栄養を添加することにより静止期の細胞を再度増殖サイクルに戻し、照射後の生存率をコロニー形成法により調べ、静止期における修復効率を調べる。
（２）静止期に同調したCHO細胞で重粒子線照射後の突然変異率を対数増殖期の細胞と比較し、がん治療における二次発がんのリスクを評価する。
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[Journal Article] Inducibility of ventricular arrhythmia 1 year following treatment with heavy ion irradiation in dogs with myocardial infarction2017
Author(s)
Amino, M., Yoshioka, K., Furusawa, Y., Tanaka, S., Kawabe, N., Hashida, T., Tsukada, T., Izumi, M., Inokuchi, S., Tanabe, T., Ikari, Y.
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Journal Title
Pacing and Clinical Electrophysiology
Volume: 40
Pages: 379-390
DOI
Peer Reviewed
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