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Investigation of mechanism of radiosensitizing effect of 5-aminolevulinic acid for malignant gliomas

Research Project

Project/Area Number 18K07307
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 50020:Tumor diagnostics and therapeutics-related
Research InstitutionUniversity of Occupational and Environmental Health, Japan

Principal Investigator

山本 淳考  産業医科大学, 医学部, 教授 (80461565)

Project Period (FY) 2018-04-01 – 2023-03-31
Project Status Granted (Fiscal Year 2020)
Budget Amount *help
¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000)
Fiscal Year 2022: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2021: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2020: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2019: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2018: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Keywords5-アミノレブリン酸 / 脳原発悪性リンパ腫 / グリオーマ / 低酸素 / 放射線治療 / 放射線増感 / 5-ALA / 悪性リンパ腫 / 悪性グリオーマ / 脳腫瘍 / ミトコンドリア / 活性酸素種
Outline of Annual Research Achievements

われわれは、以前より5-アミノレブリン酸(ALA)の放射線増感作用について悪性グリオーマ細胞株を用いてその効果をin vitroおよびin vivoで証明し、放射線増感作用は、5-ALAから誘導されるプロトポルフィリンIX(PpIX)が細胞内に蓄積することにより、その効果が得られることを同定した。現在、悪性脳腫瘍の一つである脳原発悪性リンパ腫に対する5-ALA併用放射線照射への応用に向けての基礎研究を行っている。放射線治療を考えた際に、放射線治療抵抗性と低酸素領域との関連が以前より指摘されている。いかに低酸素領域の治療効果を高めることが重要である。今回は、悪性脳腫瘍細胞株における、低酸素下での5-ALAから誘導されるPpIX蓄積の評価を行った。過去の文献を参照に、培養条件を通常酸素濃度、5%酸素濃度および1%酸素濃度を設定した。 悪性リンパ腫細胞株(CTB1, Raji, HKBML, MC116)および悪性グリオーマ細胞株(9L, U251)を用いて、低酸素下(酸素濃度5%, 1%)での24時間培養し、低酸素環境に誘導されるHIF-1をウエスタンブロッティングで評価を行い、低酸素の状態において、HIF-1の共発現が確認された。さらに、同様な低酸素条件において、5-ALAで培養後に、細胞株内に蓄積されたPpIXをフローサイトメーターで定量した。5-ALA培養後の悪性脳腫瘍細胞株において、通常酸素濃度と比較し、低酸素条件ではPpIX蓄積量が低下していた。しかし、PpIXは、5-ALA非投与群と比較し有意に蓄積していた。このことから、悪性脳腫瘍細胞株においては、5-ALAから変換されるPpIXは、その量は減少するものの、明らかに細胞内部に蓄積されているといえる。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

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

Reason

低酸素領域(細胞)に対する5-ALAのPpIX蓄積効果を評価することは極めて重要である。今回の研究から、低酸素下においても悪性グリオーマ細胞や悪性リンパ腫内部にPpIXを蓄積することが確認されたことから、悪性グリオーマならびに悪性リンパ腫に対する5-ALA併用放射線照射、特に低酸素領域に対する放射線増感作用が期待される。さらなる解析が必要であるが、おおむね順調に進展していると考えている。

Strategy for Future Research Activity

今回の実験において、低酸素下においても悪性グリオーマならびに悪性リンパ腫細胞株の内部にPpIXを蓄積することが確認されたことが判明した。今後の研究では、低酸素下で培養された細胞株に対して5-ALAが放射線増感作用を示すかを、コロニー生成法で評価を行っていく方針である。また、それらにより誘導される細胞内ミトコンドリア内に発生する活性酸素種の動態についても検証していく方針である。照射後のミトコンドリア動態にも着目していく。

Report

(3 results)
  • 2020 Research-status Report
  • 2019 Research-status Report
  • 2018 Research-status Report

Research Products

(17 results)

All 2021 2020 2019 2018

All Journal Article (7 results) (of which Peer Reviewed: 5 results) Presentation (10 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Invited: 7 results)

  • [Journal Article] Photosensitizer and Radio-Dynamic Therapy (RDT)2021

    • Author(s)
      山本 淳考, 北川 雄大, 宮岡 亮, 鈴木 恒平, 髙松 聖史郎, 齋藤 健, 中野 良昭
    • Journal Title

      JJSLSM

      Volume: 41 Issue: 4 Pages: 343-347

    • DOI

      10.2530/jslsm.jslsm-40_0056

    • NAID

      130007968919

    • ISSN
      0288-6200, 1881-1639
    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 悪性脳腫瘍の5-アミノレブリン酸の放射線増感作用のメカニズム:酸化ストレスとミトコンドリア2020

    • Author(s)
      山本淳考
    • Journal Title

      Medical Science Digest

      Volume: 46 Pages: 917-920

    • Related Report
      2020 Research-status Report
  • [Journal Article] 蛍光診断薬5-アミノレブリン酸の多機能性2020

    • Author(s)
      山本淳考
    • Journal Title

      光アライアンス

      Volume: 10 Pages: 1-3

    • Related Report
      2020 Research-status Report
  • [Journal Article] 5-Aminolevulinic Acid: Pitfalls of Fluorescence-guided Resection for Malignant Gliomas and Application for Malignant Glioma Therapy2020

    • Author(s)
      Yamamoto J, Kitagawa T, Miyaoka R, Suzuki K, Takamatsu S, Saito T, Nakano Y
    • Journal Title

      J UOEH

      Volume: 42 Issue: 1 Pages: 27-34

    • DOI

      10.7888/juoeh.42.27

    • NAID

      130007815566

    • ISSN
      0387-821X, 2187-2864
    • Related Report
      2019 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Photosensitizers for Glioma Therapy – A Role of 5 -Aminolevulinic Acid2019

    • Author(s)
      3.山本 淳考,北川 雄大,宮岡 亮,鈴木 恒平,齋藤 健,中野 良昭.
    • Journal Title

      Prog Neuro Oncol

      Volume: 25 Issue: 3 Pages: 8-16

    • DOI

      10.11452/neurooncology.25.3_13

    • NAID

      130007584775

    • ISSN
      1880-0742, 2187-0551
    • Year and Date
      2019-01-30
    • Related Report
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    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 5-Aminolevulinic acid suppresses prostaglandin E2 production by murine macrophages and enhances macrophage cytotoxicity against glioma2019

    • Author(s)
      Nakano Y, Kitagawa T, Osada Y, Tanaka T, Nishizawa S, Yamamoto J
    • Journal Title

      World Neurosurgery

      Volume: 127

    • DOI

      10.1016/j.wneu.2019.03.240

    • Related Report
      2019 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] がん治療における5-アミノレブリン酸と放射線増感 ~現状と展望~2018

    • Author(s)
      1.山本淳考,中野良昭,北川雄大,植田邦裕,宮岡 亮,齋藤 健,西澤 茂
    • Journal Title

      放射線生物研究

      Volume: 53 Pages: 141-152

    • NAID

      40021642346

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    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 5-アミノレブリン酸を用いた術中蛍光診断:問題点と診断率向上にむけての試み2020

    • Author(s)
      山本淳考 藤 圭太 酒井恭平 宮地裕士 鈴木恒平 宮岡 亮 齋藤 健 中野良昭
    • Organizer
      第25回日本脳腫瘍の外科学会
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  • [Presentation] 5-アミノレブリン酸を用いた術中蛍光診断:非腫瘍性病変の検討2020

    • Author(s)
      山本淳考 藤 圭太 酒井恭平 宮地裕士 鈴木恒平 宮岡 亮 齋藤 健 中野良昭
    • Organizer
      第79回日本脳神経外科学会総会
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  • [Presentation] グリオーマ細胞株における 5-ALA併用放射線照射:ミトコンドリアにおけるPpIX産生量と遅発性活性酸素種産生との関連2020

    • Author(s)
      山本淳考 鈴木恒平 田中 徹* 宮岡 亮  北川雄大 齋藤 健 中野良昭
    • Organizer
      第 41 回 日本レーザー医学会総会
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    • Invited
  • [Presentation] 5-アミノレブリン酸の多様性 ~術中蛍光診断・硬膜閉鎖からRDTまで~2019

    • Author(s)
      山本淳考
    • Organizer
      第15回 日本脳神経外科光線力学学会
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    • Invited
  • [Presentation] 悪性グリオーマ治療における光感受性物質と放射線増感2019

    • Author(s)
      山本淳考 鈴木恒平 宮岡亮 北川雄大 田中徹 齋藤 健 中野良昭
    • Organizer
      第40回日本レーザー医学会総会
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    • Invited
  • [Presentation] 5-アミノレブリン酸を用いた術中蛍光診断:当院における現状と問題点2019

    • Author(s)
      山本淳考 鈴木恒平 髙松聖史郎 宮岡 亮 北川雄大 齋藤 健 中野良昭
    • Organizer
      第40回日本レーザー医学会総会
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    • Invited
  • [Presentation] 5-aminolevulinic acid-induced protoporphyrin IX in the treatment for malignant gliomas: photosensitizer or radiosensitizer?2019

    • Author(s)
      Yamamoto J
    • Organizer
      2020 Hwasun CNS Tumor Surgery Symposium: For Next step in glioma treatment
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    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] 悪性グリオーマにおける5-アミノレブリン酸のMR画像化2018

    • Author(s)
      山本淳考,米田哲也,北川雄大,鈴木恒平,田中 徹,齋藤 健,中野良昭
    • Organizer
      日本脳神経外科学会 第77回学術総会
    • Related Report
      2018 Research-status Report
  • [Presentation] 悪性脳腫瘍手術における手術支援システム2018

    • Author(s)
      山本淳考
    • Organizer
      福岡新水巻病院 第27回 学術講演会
    • Related Report
      2018 Research-status Report
    • Invited
  • [Presentation] 5-アミノレブリン酸と術中蛍光診断2018

    • Author(s)
      山本淳考
    • Organizer
      第36回 日本脳腫瘍学会学術集会
    • Related Report
      2018 Research-status Report
    • Invited

URL: 

Published: 2018-04-23   Modified: 2021-12-27  

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