2016 Fiscal Year Research-status Report
ナノ秒高電圧パルスのユニークな作用に基づく新しい癌治療法の確立
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16K01363
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| Research Institution | Kumamoto University |
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Principal Investigator |
諸冨 桂子 熊本大学, パルスパワー科学研究所, 特別研究員 (80639435)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | ナノ秒高電圧パルス / 細胞死 / トランスグルタミナーゼ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ナノ秒高電圧パルスは、ナノ秒というきわめて短い時間に限局して強い電気的作用をもたらす新しい手法であり、癌治療などにおける医療手段としての可能性が注目されている。本研究はナノ秒高電圧パルスを用いた新しい癌治療法の基盤を確立することを目的としている。本年度はナノ秒高電圧パルスによる細胞死誘導のための処理条件の至適化と細胞死機構の解析を実施した。まずHeLa S3細胞に異なるショット数のナノ秒高電圧パルスを印加し、一定時間の培養後、生存率を測定した。続いて生存率低下が見られるナノ秒高電圧パルス処理時に細胞内で生じている反応を解析した。その結果、ナノ秒高電圧パルス処理した細胞では様々なタンパク質が架橋されていることをウェスタンブロット解析と蛍光顕微鏡観察によって明らかにした。この架橋反応は細胞外カルシウム依存的であり、カルシウムイオノフォアで増強され、カルシウム非存在下では起こらないことを示した。架橋反応を触媒することが知られているトランスグルタミナーゼ2（TG2）をRNA干渉法（RNA interference, RNAi）により抑制すると、ナノ秒高電圧パルスによるタンパク質架橋反応も抑制された。さらにTG2の細胞死への関与を調べるため、TG2 RNAiを行った細胞をナノ秒高電圧パルス処理し、生存率を解析したところ、ネクローシス誘導が部分的に抑制された。一方、同じ細胞を紫外線照射しアポトーシスを誘導した場合には、TG2 RNAiの有無で生存率への影響はなかった。ナノ秒高電圧パルスによって誘発されるタンパク質架橋はナノ秒高電圧パルスの細胞毒性の一因であると推察された。以上の新知見は、癌治療に用いられる他の手法とは異なる作用機序をナノ秒高電圧パルスが持つことを示している。
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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
本年度に予定されていた研究内容は、ナノ秒高電圧パルスによる細胞死誘導のための処理条件の至適化と分子機構の解析であり、それに従った研究が実施された。本年度の研究によって、ナノ秒高電圧パルスがヒト癌細胞中にタンパク質架橋を誘発すること、この反応がカルシウム依存的であること、この反応に関わる細胞内因子がトランスグルタミナーゼ2 (TG2) であること、TG2活性化がナノ秒高電圧パルスの細胞毒性に寄与すること、という新知見を得ることができた。この一連の発見はナノ秒高電圧パルスが他の手法とは異なる作用機序を持つことを明確化するものであり、新しい医療手段としてのナノ秒高電圧パルスのユニークな特性を示すものである。
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| Strategy for Future Research Activity |
当初の計画に基づき、ナノ秒高電圧パルスを発生装置から腫瘍へと作用させるのに適した電極を使用し、ナノ秒高電圧パルスによる癌治療のモデル実験を培養条件下において実施する。これまで使用してきたのは、アルミ平板電極2枚の間に試料をセットしてパルス高電界をかけるキュベット型のものであるが、平成29年度には微小針型の電極によってナノ秒高電圧パルスをヒト癌細胞へと印加し、生存率や各種の分子マーカーの変化を解析する。
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| Causes of Carryover |
経費の効率的な使用に努めた結果、約16万円の研究費を平成29年度へ繰り越すこととなった
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
平成29年度の研究に必要な細胞培養関連試薬や各種解析のための試薬に充当する。
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