Elucidation of the dynamics of trace elements in blood cells of myelodysplastic syndrome by micro-PIXE and development of new therapeutic agents

2020 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 17K09055
• Research Institution: Gunma University
• Principal Investigator: 村上 博和 群馬大学, その他部局等, 特別教授 (40166260)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 笠松 哲光 群馬大学, 大学院保健学研究科, 助教 (60737542) ; 神谷 富裕 群馬大学, 大学院理工学府, 教授 (70370385) ; 齋藤 貴之 群馬大学, 大学院保健学研究科, 教授 (80375542)
• Project Period (FY): 2017-04-01 – 2021-03-31
• Keywords: 骨髄異形成症候群 / 急性白血病 / PIXE / 微量元素 / アポトーシス

Outline of Annual Research Achievements

目的：骨髄異形成症候群(MDS)の無効造血や白血病への進展機序の解明のため、in-air micro-Particle Induced Emission（マイクロPIXE）分析法を用いて腫瘍細胞の細胞内微量元素動態の解析した。対象と方法：細胞内微量元素の測定は、細胞を集細胞遠心装置にて500 rpm、15分遠心して0.5 μm厚のポリカーボネート膜に接着し、その後真空蒸着させた。解析は高崎量子応用研究所のシングルエンド加速器を用いた。最初に、AML由来細胞株HL-60、KG-1と多発性骨髄腫細胞KMS11の細胞内微量元素の比較を行った。次いで、HL-60、KG-1を用いて、抗腫瘍薬ドキソルビシン（DXR）を添加し24時間培養し、細胞内微量元素の変動を測定した。結果：①HL-60、KG-1ではKMS11に比し、細胞内Kピークが高かったが、細胞内分布には差を認めなかった。他の微量元素の濃度および細胞内分布には両細胞株に差を認めなかった。②DXR24時間処理のHL-60では未処理に比べ、Kのピークが低くなっていた。しかし、KG-1ではDXR処理によるKピークの減少は認められなかった。また、Siのピークは一部高くなっていたが、分布を確認したところ細胞全体で高かった。考察：Kは細胞膜Kチャンネルによって細胞内の恒常性が保たれている。神経や筋以外の非興奮系細胞では、Kの細胞外への流出は細胞容積を減少させ、マイトジェンを活性化させ細胞増殖に働く場合とアポトーシスが誘発する場合がある。非興奮系細胞のHL-60、KG-1におけるKの流出の影響は明らかでない。本研究ではDXRの添加によりHL-60ではK濃度が低下しており、DXRが直接的または間接的にK濃度に影響し細胞死に関与していることが示唆された。KG-1ではK濃度の変化が認められず、AMLの病型によりその機序が異なることが示唆された。