炭素イオン線照射した悪性脳腫瘍細胞の走行性における細胞間相互作用の解明

• 研究課題/領域番号: 15K09988
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 放射線科学
• 研究機関: 群馬大学
• 研究代表者: 吉田 由香里 群馬大学, 重粒子線医学推進機構, 助教 (90431717)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2020-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2019年度)
• 配分額: 4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円); 2017年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円); 2016年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円); 2015年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
• キーワード: 脳腫瘍 / 放射線 / 増殖能 / 正常神経細胞 / バイスタンダー効果 / 増殖 / 遊走 / 悪性脳腫瘍 / 神経細胞 / 脳正常細胞 / 重粒子線

研究成果の概要

本研究は、放射線による脳腫瘍細胞間および脳正常細胞／組織と脳腫瘍細胞の間のバイスタンダー効果について、主に脳腫瘍細胞の増殖性および走行性を指標に調べ、その分子機構を解明することで、増殖能および遊走・浸潤能を抑制するための分子標的を明らかにすることを目的としたものである。
マウス海馬から採取して初代培養し成熟期に達した正常神経細胞およびグリオーマ細胞株を用いて実験を行った結果、グリオーマ細胞をX線照射すると、その培地中には、グリオーマ細胞の増殖および遊走を一時的に亢進させ、神経細胞は細胞死が誘発されるような因子が放出されることが明らかとなった。

研究成果の学術的意義や社会的意義

従来、放射線治療に反応せず照射野外に浸潤あるいは転移した腫瘍に関しては放射線抵抗性として片付けられてきた。しかし、これは現状での認識の限界を示しているにすぎない。放射線照射に伴う”遊走・浸潤”による機序や、これを抑止し阻害するための方策の手掛かりが解明されていないからである。また、放射線によるがん研究の多くが腫瘍細胞のみに着目しており、放射線治療に伴う腫瘍の生物学的効果は周囲の正常細胞／組織が密接にかかわっている可能性があることが考慮されていない。本研究から新たな知見を得ることは、脳腫瘍だけでなく、がんの治療戦略を考える上で非常に重要なものである。

研究成果

• [雑誌論文] Space radiation biology for “Living in Space” (2020)
  • 著者名/発表者名: Furukawa S, Nagamatsu A, Nenoi M, Fujimori A, Kakinuma S, Katsube T, Wang B, Tsuruoka C, Shirai T, Nakamura AJ, Sakaue-Sawano A, Miyawaki A, Harada H, Kobayashi M, Kobayashi J, Kunieda T, Funayama T, Suzuki M, Miyamoto T, Hidema J, Yoshida Y, Takahashi A.
  • 雑誌名: BioMed Res Int. 巻: 2020 号: 1 ページ: 4703286-4703286
  • DOI: 10.1155/2020/4703286
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Expression Profile of Cell Cycle-Related Genes in Human Fibroblasts Exposed Simultaneously to Radiation and Simulated Microgravity (2019)
  • 著者名/発表者名: Ikeda Hiroko、Muratani Masafumi、Hidema Jun、Hada Megumi、Fujiwara Keigi、Souda Hikaru、Yoshida Yukari、Takahashi Akihisa
  • 雑誌名: International Journal of Molecular Sciences 巻: 20 号: 19 ページ: 4791-4791
  • DOI: 10.3390/ijms20194791
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Increased Chromosome Aberrations in Cells Exposed Simultaneously to Simulated Microgravity and Radiation. (2018)
  • 著者名/発表者名: Hada M, Ikeda H, Rhone JR, Beitman AJ, Plante I, Souda H, Yoshida Y, Held KD, Fujiwara K, Saganti PB, Takahashi A.
  • 雑誌名: Int J Mol Sci. 巻: 20 号: 1 ページ: 43-43
  • DOI: 10.3390/ijms20010043
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Temporary Loading Prevents Cancer Progression and Immune Organ Atrophy Induced by Hind-Limb Unloading in Mice. (2018)
  • 著者名/発表者名: Takahashi A, Wakihata S, Ma L, Adachi T, Hirose H, Yoshida Y, Ohira Y.
  • 雑誌名: Int J Mol Sci. 巻: 19 号: 12 ページ: 3959-3959
  • DOI: 10.3390/ijms19123959
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] X-ray irradiation induces disruption of the blood-brain barrier with localized changes in claudin-5 and activation of microglia in the mouse brain. (2018)
  • 著者名/発表者名: Yoshida Y, Sejimo Y, Kurachi M, Ishizaki Y, Nakano T, Takahashi A.
  • 雑誌名: Neurochem Int. 巻: 印刷中 ページ: 199-206
  • DOI: 10.1016/j.neuint.2018.03.002
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Space radiobiology applicable to high-LET radiobiology for charged-particle therapy (2018)
  • 著者名/発表者名: Akihisa Takahashi, Hiroko Ikeda, Yukari Yoshida
  • 雑誌名: International Journal of Particle Therapy 巻: 印刷中
  • 査読あり
• [雑誌論文] Development and performance evaluation of a three-dimensional clinostat synchronized heavy-ion irradiation system (2017)
  • 著者名/発表者名: Ikeda H, Hidema J and Takahashi A et al.
  • 雑誌名: Life Sci Space Res 巻: 12 ページ: 51-60
  • DOI: 10.1016/j.lssr.2017.01.003
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Carbon ion irradiation abrogates Lin28B-induced X-ray resistance in melanoma cells. (2017)
  • 著者名/発表者名: Park SJ, Heo K, Choi CW, Yang K, Adachi A, Okada H, Yoshida Y, Ohno T, Nakano T, Takahashi A
  • 雑誌名: J Radiat Res. 巻: 印刷中 号: 6 ページ: 765-771
  • DOI: 10.1093/jrr/rrx022
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Mitotic catastrophe is a putative mechanism underlying the weak correlation between sensitivity to carbon ions and cisplatin (2017)
  • 著者名/発表者名: Kobayashi D, Oike T, Shibata A, Niimi A, Kubota Y, Sakai M, Amornwhichet N, Yoshimoto Y, Hagiwara Y, Kimura Y, Hirota Y, Sato H, Isono M, Yoshida Y, Kohno T, Ohno T, Nakano T
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 7 号: 1 ページ: 40588-40588
  • DOI: 10.1038/srep40588
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] BRCA1 directs the repair pathway to homologous recombination by promoting 53BP1 dephosphorylation (2017)
  • 著者名/発表者名: Mayu Isono, Atsuko Niimi, Takahiro Oike, Yoshihiko Hagiwara, Hiro Sato, Ryota Sekine, Yukari Yoshida, Shin-Ya Isobe, Chikashi Obuse, Ryotaro Nishi, Elena Petricci, Shinichiro Nakada, Takashi Nakano, Atsushi Shibata
  • 雑誌名: Cell Reports 巻: 18 号: 2 ページ: 520-532
  • DOI: 10.1016/j.celrep.2016.12.042
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Effects of charged particles on human tumor cells (2016)
  • 著者名/発表者名: Kathryn D. Held, Kawamura H, Kaminuma T, Athena Evalour S. Paz, Yoshida Y, Willers H, Takahashi A
  • 雑誌名: Frontiers in Oncology 巻: 23 ページ: 1-19
  • DOI: 10.3389/fonc.2016.00023
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Targeting of Carbon Ion-Induced G2 Checkpoint Activation in Lung Cancer Cells Using Wee-1 Inhibitor MK-1775. (2015)
  • 著者名/発表者名: Ma H, Takahashi A, Sejimo Y, Adachi A, Kubo N, Isono M, Yoshida Y, Kanai T, Ohno T, Nakano T.
  • 雑誌名: Radiat Res 巻: 184 号: 6 ページ: 660-669
  • DOI: 10.1667/rr14171.1
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Combining carbon ion irradiation and non-homologous end-joining repair inhibitor NU7026 efficiently kills cancer cells. (2015)
  • 著者名/発表者名: Ma H, Takahashi A, Yoshida Y, Adachi A, Kanai T, Ohno T, Nakano T.
  • 雑誌名: Radiat Oncol 巻: 10 号: 1 ページ: 225-225
  • DOI: 10.1186/s13014-015-0536-z
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Evaluation of therapeutic gain for fractionated carbon-ion radiotherapy using the tumor growth delay and crypt survival assays. (2015)
  • 著者名/発表者名: Yoshida Y, Ando K, Ando K, Murata K, Yoshimoto Y, Musha A, Kubo N, Kawamura H, Koike S, Uzawa A, Takahashi T, Ohno T, Nakano T.
  • 雑誌名: Radiother Oncol. 巻: 117 号: 2 ページ: 315-317
  • DOI: 10.1016/j.radonc.2015.09.027
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Oxygen-glucose deprivation increases firing of unipolar brush cells and enhances spontaneous EPSCs in Purkinje cells in the vestibulo-cerebellum. (2015)
  • 著者名/発表者名: Takayasu Y, Shino M, Nikkuni O, Yoshida Y, Furuya N, Chikamatsu K.
  • 雑誌名: Neurosci Res 巻: 106 ページ: 1-11
  • DOI: 10.1016/j.neures.2015.10.009
  • 査読あり
• [雑誌論文] Carbon-ion beams effectively induce growth inhibition and apoptosis in human neural stem cells compared with glioblastoma A172 cells. (2015)
  • 著者名/発表者名: Isono M, Yoshida Y, Takahashi A, Oike T, Shibata A, Kubota Y, Kanai T, Ohno T, Nakano T.
  • 雑誌名: J Radiat Res. 巻: 56 号: 5 ページ: 856-861
  • DOI: 10.1093/jrr/rrv033
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] The EGFR mutation status affects the relative biological effectiveness of carbon-ion beams in non-small cell lung carcinoma cells. (2015)
  • 著者名/発表者名: Amornwichet N, Oike T, Shibata A, Nirodi CS, Ogiwara H, Makino H, Kimura Y, Hirota Y, Isono M, Yoshida Y, Ohno T, Kohno T, Nakano T.
  • 雑誌名: Sci Rep. 巻: 11 号: 1 ページ: 11305-11305
  • DOI: 10.1038/srep11305
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] マウス悪性黒色腫移植モデルを用いたX線および炭素イオン線照射の局所制御効果とサイトカイン発現量との関連 (2020)
  • 著者名/発表者名: 吉田由香里、脇畑庄人、石川仁、高橋昭久、櫻井英幸
  • 学会等名: 第22回癌治療増感シンポジウム
  • 国際学会
• [学会発表] 低酸素環境下における温熱感受性とDNA二本鎖切断生成 (2019)
  • 著者名/発表者名: 吉田由香里、富永信太朗、髙橋昭久
  • 学会等名: 日本ハイパーサーミア学会第36回大会
• [学会発表] 放射線による脳障害の機序に関する研究 (2019)
  • 著者名/発表者名: 吉田由香里
  • 学会等名: 日本放射線影響学会第62回大会
  • 招待講演
• [学会発表] 宇宙環境を模擬した放射線と無重力による脳障害およびその回復機構の解析 (2019)
  • 著者名/発表者名: 吉田由香里, Espinosa-Jeffrey Araceli, Fernandez-Quezada David, Luquin de Anda Sonia, 髙橋昭久
  • 学会等名: 日本宇宙生物科学会第33回大会
• [学会発表] 低酸素環境下における温熱誘導DNA二本鎖切断の生成 (2018)
  • 著者名/発表者名: 吉田由香里, 富永信太朗, 高橋昭久
  • 学会等名: 第22回関東ハイパーサーミア研究会・全身ハイパーサーミア研究会合同学術研究会
• [学会発表] 重粒子線による正常皮膚障害の予測計算法の評価 (2018)
  • 著者名/発表者名: 吉田由香里, 山口舞花, 安藤興一, 高橋昭久, 金井達明
  • 学会等名: 第56回生物部会学術大会
• [学会発表] X-ray irradiation induces disruption of the blood brain barrier with localized changes in claudin-5 and activation of microglia in the mouse brain (2018)
  • 著者名/発表者名: Yukari Yoshida, Yukihiko Sejimo, Masashi Kurachi, Yasuki Ishizaki, Takashi Nakano, Akihisa Takahashi
  • 学会等名: 第8回国際放射線神経生物科学会
  • 国際学会
• [学会発表] Relation between LET dependency and NHEJ repair in cell survival parameter (2017)
  • 著者名/発表者名: Yoshida Y, Takahashi A, Ando K, Yakoh T, Nakano T
  • 学会等名: The 7th International Society of Radiation Neurobiology Conference
  • 発表場所: 湯沢
  • 年月日: 2017-02-09
  • 国際学会
• [学会発表] マウス悪性黒色腫に対するＸ線照射の局所制御効果とサイトカイン発現量との関連 (2017)
  • 著者名/発表者名: 吉田由香里、石川仁、高橋昭久、櫻井英幸、中野隆史
  • 学会等名: 第19回癌治療増感シンポジウム
  • 発表場所: 奈良
  • 年月日: 2017-02-03
• [学会発表] 放射線が正常脳に及ぼす影響についての研究 (2017)
  • 著者名/発表者名: 吉田 由香里, Anggraeni Puspitasari, 池田 裕子, 中野 隆史, 高橋 昭久
  • 学会等名: 日本宇宙生物科学会第31回大会
• [学会発表] 吉田由香里，瀬下幸彦，倉知正，石崎泰樹，中野隆史，高橋昭久 (2017)
  • 著者名/発表者名: 正常脳組織における放射線急性障害の解析
  • 学会等名: 第55回日本放射線腫瘍学会生物部会学術大会
• [学会発表] Evaluation of survival curve for solid tumor cells after large doses of Carbon ion beams (2017)
  • 著者名/発表者名: Yukari Yoshida, Koichi Ando, Sachiko Koike, Tomoko Yako, Hiroko Ikeda, Akiko Uzawa, Akihisa Takahashi, Tatsuaki Kanai, Takashi Nakano
  • 学会等名: PTCOG56
  • 国際学会
• [学会発表] 正常組織における重粒子線の影響 (2017)
  • 著者名/発表者名: 吉田由香里、山口舞花、安藤興一、八高知子、金井達明、中野隆史、高橋昭久
  • 学会等名: 日本放射線影響学会第60回大会
• [学会発表] Evaluation of therapeutic gain for fractionated carbon-ion radiotherapy using a mouse model (2017)
  • 著者名/発表者名: Yukari Yoshida, Koichi Ando, Sachiko Koike, Akiko Uzawa, Akihisa Takahashi, Tatsuya Ohno, Takashi Nakano
  • 学会等名: ISSRPRT2017 meeting
  • 国際学会
• [学会発表] 炭素線分割照射治療におけるマウスモデルを用いた治療効果比の評価 (2016)
  • 著者名/発表者名: 吉田由香里
  • 学会等名: JASTRO第29会学術大会
  • 発表場所: 京都
  • 年月日: 2016-11-25
  • 招待講演
• [学会発表] 小脳培養切片を用いた正常脳の発達に及ぼす重粒子線の影響解析について (2016)
  • 著者名/発表者名: 吉田由香里、舟山知夫、中野隆史、高橋昭久
  • 学会等名: 日本宇宙生物科学会第30回大会
  • 発表場所: 愛知
  • 年月日: 2016-10-13
• [学会発表] 炭素イオン線がん治療の分割照射における治療効果比の基礎的検討 (2016)
  • 著者名/発表者名: 吉田由香里、安藤興一、小池幸子、鵜澤玲子、池田裕子、八高知子、高橋昭久、金井達明、中野隆史
  • 学会等名: 第54会生物部会学術大会
  • 発表場所: 大阪
  • 年月日: 2016-07-16
• [学会発表] 細胞生存パラメータのＬＥＴ依存性とNHEJ修復との関係 (2016)
  • 著者名/発表者名: 吉田由香里、高橋昭久、安藤興一、八高知子、舟山知夫、中野隆史
  • 学会等名: 第22回がん治療増感研究会
  • 発表場所: 沖縄
  • 年月日: 2016-07-02
• [学会発表] 放射線が正常脳に及ぼす影響についての研究動向 (2016)
  • 著者名/発表者名: 吉田由香里
  • 学会等名: 新学術領域研究「宇宙に生きる」２０１６ワークショップ
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2016-03-09
• [学会発表] 放射線脳壊死の生物学的研究の現状 (2015)
  • 著者名/発表者名: 吉田由香里
  • 学会等名: 伊香保BSの会 第4回多分野交流会～今再びの伊香保～
  • 発表場所: 群馬
  • 年月日: 2015-07-14
• [学会発表] Evaluation of survival curves for solid tumor cells after large doses of carbon ion beams and X-rays (2015)
  • 著者名/発表者名: Yukari Yoshida, Koichi Ando, Sachiko Koike, Tomoko Yako, Hiroko Ikeda, Akiko Uzawa, Tomoki Matsumoto, Mayu Isono, Tatsuaki Kanai, Takashi Nakano
  • 学会等名: ICRR2015
  • 発表場所: 京都
  • 年月日: 2015-05-28
  • 国際学会
• [図書] 生体の科学 (2018)
  • 著者名/発表者名: 高橋昭久, 池田裕子, 吉田由香里
  • 総ページ数: 5
  • 出版者: 公益財団法人金原一郎医学医療振興財団
• [図書] やさしくわかる放射線治療学 (2018)
  • 著者名/発表者名: 筆頭著者 公益社団法人日本放射線腫瘍学会 (監修)
  • 総ページ数: 4
  • 出版者: 学研メディカル秀潤社
  • ISBN: 9784059172239
• [備考] 群馬大学重粒子線医学研究センター
  • URL: http://heavy-ion.showa.gunma-u.ac.jp/
• [備考] 群馬大学重粒子線医学研究センター大学院重粒子線医学物理・生物学コース
  • URL: http://heavy-ion.showa.gunma-u.ac.jp/lab/