2021 Fiscal Year Research-status Report
鉄代謝経路に着目した抗がん剤による消化管粘膜障害の機序解明と新規支持療法の確立
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20K07435
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| Research Institution | Kawasaki Medical School |
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Principal Investigator |
高岡 宗徳 川崎医科大学, 医学部, 准教授 (50548568)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
山辻 知樹 川崎医科大学, 医学部, 教授 (40379730)
石田 尚正 川崎医科大学, 医学部, 講師 (80805896)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 薬剤誘発性酸化ストレス / 抗がん化学療法 / 消化管粘膜障害 / 鉄代謝経路 / フェロトーシス / アミノレブリン酸 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
抗がん化学療法による有害事象には、組織内での薬剤誘発性酸化ストレスが組織障害の一因となることが知られている。酸化ストレスによって生じる細胞傷害の１つに、鉄代謝経路に関連した細胞死フェロトーシス（ferroptosis）の存在が明らかとなった。
本研究は、 抗がん剤化学療法における重大な有害事象の１つである消化管粘膜障害の発生機序を、鉄代謝経路に着目して明らかにし、鉄代謝経路の重要分子である5‐アミノレブリン酸（5-aminolevulinic acid; 以下5-ALA）がもたらす酸化ストレス抑制効果に着目した薬剤性消化管粘膜障害に対する新規支持療法の確立を目指す。
この仮説を実証するため、マウス小腸上皮より分離培養したオルガノイドを用いた腸管上皮環境モデルを作製し、消化管粘膜障害を惹起することで知られる抗悪性腫瘍薬イリノテカン（CPT-11）の代謝産物SN-38および5-ALA共投与下でのHO-1の発現ならびにオルガノイド構成細胞の細胞障害および保護効果を検討した。
正常腸管上皮細胞においては、5-ALAによるHO-1誘導が認められた。SN-38投与により5-ALA非存在下では発現抑制されるHO-1が、5-ALA共投与により発現維持されることを確認した。マウス小腸上皮より分離培養したオルガノイドを用いて同様の5-ALA投与を行うと、オルガノイド構成細胞にHO-1発現が誘導された。SN-38をオルガノイドに投与すると、オルガノイド構成細胞に酸化ストレス反応と共に細胞死シグナルが発現されるが、5-ALA共投与下ではHO-1発現誘導と共に細胞死が減少した。
本研究での最大の目標は、薬剤誘発性酸化ストレスが及ぼす組織傷害におけるフェロトーシス関与の解明である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
本研究の基礎となる先行研究の結果をまとめた学会発表及び論文発表を終えたが、その後、本研究の期間となるフェロトーシスアッセイの確立に手間取っていること、コロナ禍で臨床従事の時間が多くなり、研究に費やす時間が確保しづらい状況にあった。
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| Strategy for Future Research Activity |
主にラット正常上皮細胞（IEC6, IEC18）を用いて培養細胞実験を行う。抗がん剤は消化器がんに頻用されるCPT-11（イリノテカン）および、同薬剤の消化管粘膜傷害に主に寄与する生理活性物質（SN-38）を用いる。培養細胞実験ではSN-38、動物実験では肝代謝を考慮し、CPT-11を用いるが、必要に応じ、適宜SN-38の直接投与も考慮する。動物実験に際しては、マウス腸管オルガノイドを用いて再現性の評価を前もって行う予定とする。
酸化ストレス反応および細胞死誘導を効率的かつ迅速に評価するために、ウエスタンブロットおよび免疫染色、細胞増殖能試験（WST-1アッセイ）を導入、フェロトーシスの存在はマーカー（GPx4, Glutathione）発現をウエスタンブロットにより検討する。
フェロトーシスの本質である脂質過酸化物（脂質ROS）の蓄積も、フェロトーシス阻害剤（Ferrostatin-1, Liproxstatin-1）も併用しつつ検討する。
最終的には、腸管オルガノイド及び実験動物を用いた再現性を検討する。そのための準備はある程度整っていると考える。うまくいかない場合は、5-ALA供給元であるSBIファーマ株式会社の担当者とディスカッションを行い、5-ALA投与タイミングや投与量の至適条件を再設定する。上記の研究推進にあたり、本年度より研究に従事する大学院生が確保されたため、実験遂行に拍車がかかるものと期待される。
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| Causes of Carryover |
コロナ禍で臨床従事の時間が多くなり、研究に費やす時間が確保しづらい状況にあったため、フェロトーシスアッセイで費やすべきアッセイキットの購入ならびに抗体の購入が滞り、また、実験に使用する細胞の培養に用いるオルガノイド培養の消耗品などにかかる費用消費が2年目に執行できなかったため、次年度使用額が生じました。
次年度は、フェロトーシスアッセイのためのキット・抗体の購入、およびオルガノイド培養の消耗品購入に使用の予定です。
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[Journal Article] A potential protective effect of 5-aminolevulinic acid against anticancer drug-induced damage to intestinal mucosa2021
Author(s)
Munenori Takaoka, Naomasa Ishida, Miki Iwai, Yoshiko Tatsuta, Rie Kosaka, Etsuko Yokota, Noriko Miyake, Takuya Fukazawa, Masaki Matsubara, Tohru Tanaka, Motowo Nakajima, Naoto Ikemoto, Yoko Ochiai, and Tomoki Yamatsuji
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Journal Title
Kawasaki Medical Journal
Volume: 47
Pages: 47-54
DOI
Peer Reviewed
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