がん放射線治療におけるDNA2本鎖切断修復機構選択の役割

2017 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 17H04263
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 瀬尾 雄二 大阪大学, 医学系研究科, 助教 (00302000)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 小川 和彦 大阪大学, 医学系研究科, 教授 (40253984)
• Project Period (FY): 2017-04-01 – 2020-03-31
• Keywords: 放射線 / DNA修復

Outline of Annual Research Achievements

DNA2本鎖切断修復機構には少なくとも4種類の存在（相同組換え修復、非相同末端結合、微小相同配列媒介末端結合、一本鎖アニーリング）が知られている。4つの修復機構は修復の正確さ、生じうる遺伝子変異や細胞周期への依存性が異なるが、X線照射後にどの修復機構がどのように選択されるかについて多くは未解明である。相同組換え修復以外の修復機構で処理される場合は、誤修復による遺伝子異常・染色体異常を生じることが示されており、その発生確率が放射線照射後の生存率に大きく影響すると考えられる。照射後の細胞生存率は総線量だけでなく分割回数に依存するが（分割感受性）、細胞・組織の種類により分割感受性が異なることは広く知られている。
X線照射後の修復機構選択の違いが分割感受性へ及ぼす影響を調べるため、2次元細胞培養および多細胞スフェロイドによる3 次元培養された細胞群に対して2通りの分割照射法（2Gy x 5 回＝10Gyおよび10Gyｘ1回＝10Gy）でX線照射を行い、相対的生存率から分割感受性を定量した。平成29年度は18種類の癌細胞に対して測定を行った。これらの細胞に対して、相同組換え修復および非相同末端結合による修復効率を測定した。DNA2本鎖切断はCRISPR-Cas9酵素を用い、切断部位の相同配列を有する蛍光色素発現プラスミドもしくは相同配列を有さないものを細胞内へ導入することにより、蛍光発現率から相対的な修復効率を求めた。平成30年度以後も引き続き、他の多種類の細胞を用いて測定を行っていき、分割感受性と修復機構の選択性の関連に関して分析を進める。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

現在まで当初の研究計画に沿い概ね順調に進行している。当初予定の実験方法での測定が困難であったが、代替する方法を用いて測定を行い結果を集積しているところである。

Strategy for Future Research Activity

１．平成29年度で施行してきた実験を引き続き他の細胞に対しても行っていく。現在まで野生型Cas9酵素を用いてDNA2本鎖切断を生成していたが、変異型Cas9酵素を用いた場合は異なる形状の切断端が形成されるため修復機構の選択が変化する可能性がある。そのため、変異型Cas9酵素を用いた測定も並行して行っていくこととした。
２．前述の4種類の修復機構それぞれのノックアウト細胞を作成し、X線照射後の細胞生存率および分割感受性を定量する。
３.　DNA2本鎖切断修復機構の選択性を修飾する因子としてPARP阻害薬に着目しており、PARP阻害薬による修復機構選択の変化を定量する。
これらにより多方面から分割感受性と修復機構選択の関連について分析を進める。

Research Products

• [Book] 放射線治療学 (2017)
  • Author(s): 井上俊彦、小川和彦、小泉雅彦
  • Total Pages: 439
  • Publisher: 南山堂
  • ISBN: 9784525270964