2021 Fiscal Year Research-status Report
細胞及び腫瘍に生じるクラスター損傷の可視化と修復機構の解明
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21K12248
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| Research Institution | National Institutes for Quantum Science and Technology |
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Principal Investigator |
中野 敏彰 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 量子生命科学研究所, 主幹研究員 (10526122)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | クラスターダメージ / 原子間力顕微鏡 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
重粒子線を用いた放射線治療では、高いブラックピークを利用する事で従来のX線、γ線と比べて患部以外の正常細胞への影響を軽減することができるため治療効果が高いと言われている。その主な理由は、高LET放射線によって生じる細胞への損傷、とりわけDNA分子に対する複雑な損傷は修復されにくく細胞死を誘導しやすいことにあると考えられるが具体的な知見はまだ少ない。高LET放射線ではクラスター損傷部位（DNAの1~2ヘリカルターンに2つ以上の損傷が存在する）や2本鎖切断（DSB）が生じやすいとされているが、実際に放射線、特に重粒子線で生じるクラスター損傷がどのように誘発されるのか、またクラスター損傷領域の損傷数、化学構造・立体構造・屈曲運動性などの静的・動的な実体については殆ど明らかにされていなかった。
そこで我々はこれまでにクラスター損傷を解析する方法を検討するため、『原子間力顕微鏡(AFM)を用いた損傷の解析法』を確立した。これら方法の確立により、放射線を照射した細胞や腫瘍に生じたDNA損傷の解析を行い，線エネルギー付与(LET)の増加によりクラスター損傷を伴う損傷が増加している事を明らかにした。その後さらに系を発展させ，AFMによるDNA損傷の可視化分析技術を観察方法の簡素化及び正確さの点で大きく展開し，放射線を照射した細胞や腫瘍中のDNAでも検討する方法を確立し，細胞や腫瘍中に生じた塩基損傷，クラスター損傷，DSB末端に塩基損傷を含む新たなDNA損傷(フランキングDSB)の観察を可能にした。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
原子間力顕微鏡を用いて細胞中に生じたDNA損傷の解析方法を確立することができた。それにより放射線の線質(LET)の違いによって生じるDNA損傷の種類の違い、また個々のDNA損傷タイプが引き起こす生物影響を損傷ごとに明らかにすることができた。これらの方法は放射線のみでなく様々なDNA損傷誘発剤での応用が可能である。これらの結果をPNASにて掲載した。以上のことから当初の計画以上に進展していると考える。
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| Strategy for Future Research Activity |
この確立した方法を軸に、損傷ごとの修復速度を修復欠損細胞で検討することにより，それぞれの損傷ごとの修復機構ならびに個々のDNA 損傷が及ぼす生物影響を明らかにする。 また低酸素条件下や放射線増感剤の影響を検討する事により実際行われている癌治療に貢献する目的で、これらの損傷が治療に及ぼす効果を求められるようにする。これらの研究は単なる基礎研究に留まらず癌の放射線治療を見据えた研究となる。
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| Causes of Carryover |
論文の投稿費用を計上していたが、再投稿及びプレス発表のために公開日を調整した結果、年度内に支払うことができなくなったため、来年度の初めに支払う計画である。
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