Impact of non-coding RNA pathways in radiation-induced immune response

2021 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 21K07582
• Research Institution: National Cancer Center Japan
• Principal Investigator: 影山 俊一郎 国立研究開発法人国立がん研究センター, 東病院, 医員 (60644979)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: RIG-I / RNA virus sensor / ISRE / 放射線治療 / 肺非小細胞癌

Outline of Annual Research Achievements

現在当初の研究計画に従い、順調に研究を遂行している。その結果、放射線による免疫応答誘導のメカニズムについて2報の国際誌に投稿し、採択された。また、第６０回日本癌治療学会、第59回日本放射線腫瘍学会生物部会学術大会、European Society for Radiotherapy & Oncology (ESTRO) にて同内容を発表している。

Current Status of Research Progress

1: Research has progressed more than it was originally planned.

Reason

初年度の目的として、放射線誘導免疫応答におけるRNA virus sensor pathwayの関与と、放射線により誘導され、RIG-Iに結合するRNAの同定を目指した。肺非小細胞癌細胞株A549を用い、8Gy/1frの放射線照射に対してSTAT1リン酸化やIFN-Stimulated Response Elements (ISRE)の活性化が生じることを確認し、DIAリン酸化プロテオーム解析により免疫応答トリガーの制御機構を探索した。その結果、RIG-IをはじめとしたRNA virus sensor pathwayのリン酸化が亢進していることを明らかにした。また、RNA sensor ligandの探索の目的でTotal RNA sequence, RNA Immunoprecipitation Chip (RIP) Assayを行った結果、8Gy照射後96hでLong terminal reperts (LTRs)を含むTransposal Elementsが増加し、RIG-Iに結合していることが明らかとなった。

Strategy for Future Research Activity

これまでの研究で、A549におけるLTR-RIG-Iを介した放射線誘導免疫応答メカニズムの存在が示唆されている。今後はRIG-I, MAVS, MDA5等RIG-I pathway関連遺伝子のノックアウト細胞を用いてこれらの遺伝子の関与について詳細に調べる。
さらに細胞株の免疫応答以外にも、周囲の免疫細胞に与える影響をヒトPBMC細胞を用いた走化性アッセイ、transcriptome解析を用い、癌細胞が誘導するLTR-RIG-Iが誘導するIFN応答が、周囲の免疫細胞を活性化することを証明する。
最後にin vitro実験で機能が証明された放射線誘導RNA virus sensor pathwayが実際に放射線治療を受けている患者がん組織で活性化することを検証する。同意を得た患者がん組織を用いて空間的transcriptome, single cell RNA sequencingを用いて放射線治療中がん組織中のLTR-RIG-I pathwayの活性化を評価する。

Causes of Carryover

キャンペーン価格などの利用により一部予算が削減できたため

Research Products

• [Journal Article] Impacts of the STING-IFNAR1-STAT1-IRF1 pathway on the cellular immune reaction induced by fractionated irradiation (2022)
  • Author(s): J. Du, S.I. Kageyama*, H. R. Yamashita, H. Hirata, Y. Hakozaki, M. OkumuraHirata, A. Motegi, H. Hojo, M. Nakamura, Y. Hirano, H. Sunakawa, T. Minamide, D. Kotani, T. Yano, T. Kojima, A. Ohashi, K. Tsuchihara, T. Akimoto,
  • Journal Title: Cancer Science Volume: 113 Pages: 1352-1361
  • DOI: 10.1111/cas.15297.
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Comprehensive screening for drugs that modify radiation-induced immune responses (2022)
  • Author(s): M. Okumura, J. Du, S.I. Kageyama*, R. Yamashita, Y. Hakozaki, A. Motegi, H. Hojo, M. Nakamura, Y. Hirano, Y. Okuma, H. Okuma, K. Tsuchihara, and T. Akimoto
  • Journal Title: British journal of Cancer Volume: - Pages: -
  • DOI: 10.1038/s41416-021-01688-0.
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Comparative analysis of the immune responses in cancer cells irradiated with X-ray, proton and carbon-ion beams (2021)
  • Author(s): J. Du, S.I. Kageyama, H. Hirata, A. Motegi, M. Nakamura, Y. Hirano, M. Okumura, R. Yamashita, K. Tsuchihara, H. Hojo, R. Hirayama, T. Akimoto
  • Journal Title: Biochemical and biophysical research communications Volume: 585 Pages: 55-65
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2021.11.004.
  • Peer Reviewed