Mechanism of immune-related ligands expression by DNA damage repair response after irradiation

2021 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19K08195
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 52040:Radiological sciences-related
• Research Institution: Gunma University
• Principal Investigator: Hiro Sato 群馬大学, 重粒子線医学推進機構, 助教 (90750571)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: 放射線治療 / 腫瘍免疫学 / 免疫チェックポイント / DNA損傷

Outline of Final Research Achievements

(1) To analyze the induction of immune response to radiotherapy at the clinical setting, we examined the expression of PD-L1 and Ku80 on cancer cells in cervical cancer tissues obtained before and during radiotherapy. Comparing the immunohistochemical staining of samples before and during treatment revealed that PD-L1 was induced by radiotherapy and that its expression level correlated with Ku80.
(2) We examined whether PD-L1 expression on cancer cells is induced after carbon-ion irradiation. The results showed that PD-L1 expression was induced after carbon-ion irradiation compared to unirradiated cells. Furthermore, PD-L1 induction level by carbon-ion was higher than by X-rays.

Free Research Field

放射線腫瘍学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

（1）放射線治療により誘導される免疫反応の一部が明らかとなった。PD-L1発現誘導が放射線治療期間中に認められたことから、放射線治療中の腫瘍組織は免疫チェックポイント阻害剤が機能しやすい環境になっていることが示唆された。
（2）炭素イオン線照射はX線よりも高度にPD-L1発現を誘導することから、PD-L1を介した免疫抑制が、炭素イオン線治療後の局所再発の理由の一つである可能性が示唆された。さらに、PD-L1を高発現したがんは抗PD-1/PD-L1抗体治療の効果が高い可能性が示されており、炭素イオン線と抗PD-1/PD-L1抗体併用という新たな治療戦略の有効性を支持する結果であった。