放射線誘発組織障害の軽減に寄与する細胞外小胞の探索と被ばく医療への応用

2018 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 18K18190
• Research Institution: Hirosaki University
• Principal Investigator: 山口 平 弘前大学, 保健学研究科, 助教 (00782822)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2021-03-31
• Keywords: 急性放射線症候群 / 放射線影響緩和 / TPO受容体作動薬 / 致死線量放射線 / マウスモデル

Outline of Annual Research Achievements

血液や尿等の体液中には、感染性病原体や腫瘍に対する適応免疫応答の媒介や組織修復などの情報伝達を担う細胞外小胞の存在が相次いで報告され、バイオマーカーとしての活用が期待されている。放射線曝露においても、生体損傷への関与が示唆されているが、線量や産生・標的細胞の関係等未だその詳細は不明である。本研究では、こうした細胞外小胞の体内循環情報伝達物資としての性質を活用し、全身放射線曝露個体に組織障害軽減や致死回避をもたらす薬剤投与により血中で増加する細胞外小胞を探索・特定し、それら細胞外小胞の放射線障害軽減作用を評価する事で今後の新たな放射線リスクの防護に資する事を目的としている。まず本年度は、マウスにX線照射7Gy後、放射線緩和剤としてTPO受容体作動薬を照射直後から腹腔内投与し、経時的に生存マウスを麻酔下で採血後、骨髄、肝臓、脾臓、消化管の臓器摘出を行い、各種臓器の病理組織学的解析、造血組織中の多能性造血幹細胞や間葉系幹細胞数の変動解析、障害修復機構解析を含めた基礎的な評価に供した。照射非投与群は30日目までに全個体の死亡が確認された一方、照射投与群は全例が生存し、多臓器不全における血管内皮細胞障害の関与が報告されるプラスミノーゲン活性化抑制因子1の有意な抑制が認められた。さらに生存個体の脾臓には造血幹細胞、多能性前駆細胞、骨髄系及びリンパ系前駆細胞、間葉系間質/幹細胞数の増加が認められた。特に18日目では脾臓における巨核球造血、すなわち髄外造血が認められ、マウスの造血を司る肺においても単分化能性巨核球形前駆細胞数が有意に回復した。これらは急性放射線症候群で誘発される血小板減少の抑制に関与していると考えられる。

Current Status of Research Progress

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

Reason

本年度計画していた通り、マウスにX線照射7Gy後、放射線緩和剤としてTPO受容体作動薬を照射直後から腹腔内投与し、経時的に生存マウスを麻酔下で採血後、骨髄、肝臓、脾臓、消化管の臓器摘出を行い、各種臓器の病理組織学的解析、造血組織中の多能性造血幹細胞や間葉系幹細胞数の変動解析、障害修復機構解析を含めた基礎的な評価に供した。

Strategy for Future Research Activity

血液から細胞外小胞及びRNAを回収し、マイクロアレイ解析でmiRNA及びmRNAの発現プロファイル解析、リアルタイムPCRにより遺伝子の絶対定量解析を行い、放射線障害及びその障害軽減/致死回避応答に特異的な内在性分子の探索と同定を試みる。併せて、各臓器から細胞外小胞及びRNAを回収し、特徴的に発現した遺伝子の発生起源の特定を試みる。

Research Products

• [Journal Article] Diverse functions of the thrombopoietin receptor agonist romiplostim rescue individuals exposed to lethal radiation. (2019)
  • Author(s): Yamaguchi M, Hirouchi T, Yoshioka H, Watanabe J, Kashiwakura I
  • Journal Title: Free Radic Biol Med Volume: 136 Pages: 60-75
  • DOI: 10.1016/j.freeradbiomed.2019.03.023.
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Dose-Dependent Increase of Nrf2 Target Gene Expression in Mice Exposed to Ionizing Radiation. (2019)
  • Author(s): Miura S, Yamaguchi M, Yoshino H, Nakai Y, Kashiwakura I
  • Journal Title: Radiat Res Volume: 191 Pages: 176-188
  • DOI: 10.1667/RR15203.1.
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Comparative Study of Performance using Five Different Gamma-ray Spectrometers for Thyroid Monitoring under Nuclear Emergency Situations. (2019)
  • Author(s): Hosoda M, Iwaoka K, Tokonami S, Tamakuma Y, Shiroma Y, Fukuhara T, Imajyo Y, Taniguchi J, Akata N, Osanai M, Tsujiguchi T, Yamaguchi M, Kashiwakura I
  • Journal Title: Health Phys Volume: 116 Pages: 81-87
  • DOI: 10.1097/HP.0000000000000954.
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] The thrombopoietin mimetic romiplostim leads to the complete rescue of mice exposed to lethal ionizing radiation. (2018)
  • Author(s): Yamaguchi M, Hirouchi T, Yokoyama K, Nishiyama A, Murakami S, Kashiwakura I
  • Journal Title: Sci Rep Volume: 8 Pages: 10659
  • DOI: 10.1038/s41598-018-29013-5.
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Protective Effect of the c-mpl Agonist Romiplostim on Megakaryocytopoiesis of Human CD34+ Hematopoietic Progenitor Cells Exposed to Ionizing Radiation. (2018)
  • Author(s): Monzen S, Kimura S, Yamaguchi M, Kashiwakura I
  • Journal Title: J Interferon Cytokine Res Volume: 38 Pages: 206-212
  • DOI: 10.1089/jir.2017.0104
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] Radio-mitigative effect of domestically approved pharmaceutical drug Romiplostim on mice (2019)
  • Author(s): Masaru Yamaguchi, Ikuo Kashiwakura
  • Organizer: “Expert Mission on Mamuju Projects” Joint Research (MoU) BATAN & Hirosaki University
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] 高線量放射線被ばく個体に対する国内承認薬ロミプロスチムの放射線緩和効果 (2019)
  • Author(s): 山口平、柏倉幾郎
  • Organizer: 第24回日本災害医学会総会・学術集会
• [Presentation] Diverse functions of the thrombopoietin receptor agonist romiplostim rescue individuals exposed to lethal radiation (2018)
  • Author(s): Masaru Yamaguchi, Ikuo kashiwakura
  • Organizer: Workshop on Radiation Research and its Related Issues
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] 高線量放射線被ばく個体に対する国内承認薬ロミプロスチムの放射線緩和効果 (2018)
  • Author(s): 山口平、廣内篤久、柏倉幾郎
  • Organizer: 日本放射線影響学会第61回大会
• [Presentation] The relationship between the mitigative effects of romiplostim on the survival of mice exposed to lethal ionizing radiation and the serum miRNA expression (2018)
  • Author(s): Masaru Yamaguchi, Ikuo Kashiwakura
  • Organizer: 9th International Conference on High Level Environmental Radiation Areas - For Understanding Chronic Low-Dose-Rate Radiation Exposure Health Effects and Social Impacts
  • Int'l Joint Research