骨髄幹細胞の粒子線障害に対するNOを介した細胞競合による組織再生能維持機構の解明
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20H03620
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 52040:Radiological sciences-related
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| Research Institution | University of Fukui |
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Principal Investigator |
松本 英樹 福井大学, 学術研究院医学系部門, シニアフェロー (40142377)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
前田 宗利 公益財団法人若狭湾エネルギー研究センター, 研究開発部, 主任研究員 (20537055)
平山 亮一 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 放射線医学総合研究所 重粒子線治療研究部, 主任研究員(定常) (90435701)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2021)
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| Budget Amount *help |
¥16,380,000 (Direct Cost: ¥12,600,000、Indirect Cost: ¥3,780,000)
Fiscal Year 2022: ¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2021: ¥4,810,000 (Direct Cost: ¥3,700,000、Indirect Cost: ¥1,110,000)
Fiscal Year 2020: ¥7,410,000 (Direct Cost: ¥5,700,000、Indirect Cost: ¥1,710,000)
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| Keywords | 骨髄幹細胞 / 粒子線障害 / 細胞競合 / 組織再生能 / 粒子線 / 組織修復 / 粒子放射線 / 一酸化窒素 |
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| Outline of Research at the Start |
粒子線がん治療における正常組織の粒子線被ばくの安全性を示す生物学的根拠は得られていない。研究代表者らは粒子線に対する細胞応答において一酸化窒素（NO）が重要な役割を果たしていることを明らかにしてきている。
本研究は粒子線がん治療における正常組織での粒子線被ばくの安全性を放射線治療生物学的に実証するために、粒子線照射した正常およびNO合成酵素欠損マウスの骨髄幹細胞動態（生存率・アポトーシス誘発率・損傷細胞の排除動態・特異的遺伝子/タンパク質発現動態など）を解析し、骨髄幹細胞の粒子線障害に対するNOを介した細胞競合による組織再生能維持機構を明らかにする。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、粒子線がん治療における正常骨髄の粒子線被ばくの安全性を実証するために、骨髄幹細胞の粒子線障害に対する組織再生維持機構を解明することを目的として実施された。
C57BLマウス（7週齢、雄）を拘束バッグに収納し、アクリルボードにテープで固定した。X線は福井大学ライフサイエンス支援センター・生物資源部門のX線照射装置を、炭素線は量研機構の医療用重粒子線加速器（HIMAC）を利用して、0.01 ～ 10.0 Gy単回全身照射した。照射後1、7および14日目にマウスから大腿骨を摘出し、骨髄細胞分画を調製し、MethoCult培地で培養し、形成されたコロニー数を計数することにより骨髄幹細胞の生存率を解析した。
(1)照射1日後の骨髄幹細胞の生存率：X線あるいは炭素線照射1日後の骨髄幹細胞の生存率曲線は、0.5 Gyまでに低線量超高感受性を示し、その後指数関数的に生存率が低下した。(2)照射7日後の骨髄幹細胞の生存率：X線あるいは炭素線照射7日後の骨髄幹細胞の生存率曲線は、照射1日後と同様に0.5 Gyまでに低線量超高感受性を示し、その後指数関数的に生存率が低下した。 (3)照射14日後の骨髄幹細胞の生存率：X線あるいは炭素線照射14日後の骨髄幹細胞の生存率曲線は、0.3 Gyまでにわずかな低線量超高感受性を示し、X線あるいは炭素線共に3 Gyまでの生存率は100%となり、5 Gyでの生存率は、それぞれ約80%あるいは約60%、10 Gyでの生存率は、それぞれ約20%あるいは約10%の生存率であった。
以上の結果から、照射直後にDNA損傷応答機構が稼働していないこと、および損傷骨髄幹細胞の排除/新生骨髄幹細胞の置換によって骨髄組織の再生が行われていることが示唆された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
2020年度の研究実施計画と研究実績とを照らし合わせると、陽子線照射実験はマシンタイムを確保することができず、実施できなかったが、炭素線照射実験およびX線照射実験は実施することができ、DNA損傷修復動態の解析以外は研究実績を得ることができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
1.炭素線およびX線照射実験において、骨髄幹細胞のDNA損傷修復動態の解析を実施する。
2.炭素線およびX線照射実験において、骨髄幹細胞の細胞周期の動態解析を実施する。
3.炭素線およびX線照射実験において、骨髄幹細胞の遺伝子発現の網羅的解析を実施する。
4.陽子線照射実験において、骨髄幹細胞の生存率解析およびアポトーシス誘導動態の解析を実施する。
5.陽子線照射実験において、骨髄幹細胞のDNA損傷修復動態の解析を実施する。
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Report
(1 results)
Research Products
(22 results)
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[Journal Article] A potential renewed use of very heavy ions for therapy: Neon minibeam radiation therapy.2021
Author(s)
Prezado Y, Hirayama R, Matsufuji N, Inaniwa T, Martinez-Rovira I, Seksek O, Bertho A, Koike S, Labiod D, Pouzoulet F, Polledo L, Warfving N, Liens A, Bergs J, Shimokawa T.
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Journal Title
Cancers (Basel)
Volume: 13
Pages: 1356-1356
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Lethal DNA lesions caused by direct and indirect actions of X-rays are repaired via different DSB repair pathways under aerobic and anoxic conditions.2021
Author(s)
Hirayama R, Ito A, Uzawa A, Matsumoto Y, Noguchi M, Li H, Suzuki M, Ando K, Okayasu R, Hasegawa S, Furusawa Y.
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Journal Title
Radiat Res
Volume: in press
Pages: 1-1
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Green one-step synthesis of medical nanoagents for advanced radiation therapy.2020
Author(s)
Salad-Leza D, Porcel E, Yang X, Stefancikova L, Bolsa-Ferruz M, Savina F, Dragoe D, Guerquin-Kern J-L, Wu T, Hirayama R, Remita H, Locombe S.
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Journal Title
Nanotech Sci Appl
Volume: 13
Pages: 61-76
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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