重粒子線照射におけるDNA修復因子の機能解析とより効果的な治療法への応用

• 研究課題/領域番号: 15K10012
• 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: 国立研究開発法人理化学研究所
• 研究代表者: 泉 雅子 国立研究開発法人理化学研究所, 仁科加速器科学研究センター, 専任研究員 (00280719)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2019-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2018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: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円); 2015年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
• キーワード: 重粒子線 / DNA修復 / 放射線治療 / DNA二本鎖切断

研究成果の概要

重粒子線治療は先進的ながん治療法として利用されているが、重粒子線に特異的なDNA二本鎖切断の損傷修復機構は完全に解明されていない。本研究では、DNA修復タンパク質を欠損する哺乳類細胞やDNA修復経路の阻害剤で処理した哺乳類細胞を用いて、DNA二本鎖切断やDNA修復タンパク質を蛍光抗体法により検出することにより修復機構を解析した。その結果、X線あるいは様々なエネルギーの重粒子線における主たるDNA修復機構は非相同末端結合であること、また、相同組換え機構は非相同末端結合欠損をある程度相補できるが、エネルギーが高くなると相同組換え反応で相補できないことが示された。

研究成果の学術的意義や社会的意義

重粒子線は、X線に比べて高い致死効果を持つこと、標的部分のみに高い放射線量を与えることが可能であること、酸素効果の影響を受けにくいことから、先進的ながん治療法として利用されている。しかし、重粒子線に特異的なDNA損傷修復機構は完全に解明されていない。本研究は、重粒子線照射後のDNA損傷修復の理解に寄与するだけではなく、将来的には重粒子線照射とDNA修復阻害剤（抗がん剤）を組み合わせた新しい治療法の開発や、宇宙空間における有人飛行の放射線リスク評価に寄与することが期待できる。

研究成果

• [雑誌論文] The inhibitor of DNA-PK suppressed DNA repair after heavy-ion irradiation in quiescent mammalian cells. (2019)
  • 著者名/発表者名: Izumi, M. and Abe, T.
  • 雑誌名: RIKEN Accel. Prog. Rep. 巻: 52
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Recruitment of Rad51 and phosphorylated DNA-PKcs after heavy-ion irradiation of human normal fibroblast. (2018)
  • 著者名/発表者名: Izumi, M. and Abe, T
  • 雑誌名: RIKEN Accel. Prog. Rep. 巻: 51
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] The Mcm2-7-interacting domain of human mini-chromosome maintenance 10 (Mcm10) protein is important for stable chromatin association and origin firing. (2017)
  • 著者名/発表者名: Izumi, M., Mizuno, T., Yanagi, K., Sugimura, K., Okumura, K., Imamoto, N., Abe, T., and Hanaoka, F.
  • 雑誌名: J. Biol. Chem. 巻: 292 ページ: 13008-13021
  • 査読あり
• [雑誌論文] Inducibility of Ventricular Arrhythmia 1 Year Following Treatment with Heavy Ion Irradiation in Dogs with Myocardial Infarction. (2017)
  • 著者名/発表者名: Amino M, Yoshioka K, Furusawa Y, Tanaka S, Kawabe N, Hashida T, Tsukada T, Izumi M, Inokuchi S, Tanabe T, Ikari Y
  • 雑誌名: Pacing and Clinical Electrophysiology 巻: 40 号: 4 ページ: 379-390
  • DOI: 10.1111/pace.13031
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] The focus formation of Rad51 and phosphorylated DNA-PK after heavy-ion irradiation in mammalian cells. (2017)
  • 著者名/発表者名: Izumi, M. and Abe, T.
  • 雑誌名: RIKEN accel. Prog. Rep. 巻: 50
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] The defect of non-homologous end joining substantially enhanced the focus formation of Rad51 after X-ray irradiation, but not after heavy-ion irradiation. (2016)
  • 著者名/発表者名: Izumi, M. and Abe, T.
  • 雑誌名: RIKEN Accel. Prog. Rep 巻: 49
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Localization of Rad51 and phosphorylated DNA-PKsc after heavy-ion irradiation in mammalian cells (2015)
  • 著者名/発表者名: Izumi, M. and Abe, T.
  • 雑誌名: RIKEN Accel. Prog. Rep 巻: 48 ページ: 301-301
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] Bystander cell killing effects induced by low-fluences of high-LET radiations (2018)
  • 著者名/発表者名: Tomita, M., Tsukada, T., and Izumi, M.
  • 学会等名: the 64th Annual Radiation Research Society Meeting
  • 国際学会
• [学会発表] ヒトMcm10のMcm2-7相互作用ドメインの同定 (2017)
  • 著者名/発表者名: 泉 雅子、水野 武、柳 憲一郎、杉村和人、奥村克純、今本尚子、阿部知子、花岡文雄
  • 学会等名: 第24回DNA複製・組換え・修復ワークショップ
• [学会発表] Low-dose high-LET heavy ion-induced bystander cell killing effect (2015)
  • 著者名/発表者名: Tomita, T., Tsukada, T., and Izumi, M.
  • 学会等名: The 61st Annual Meeting of the Radiation Research Society
  • 発表場所: Florida, USA
  • 年月日: 2015-09-20
  • 国際学会
• [図書] Effects of Radiation on Human Body (DVD) (2015)
  • 著者名/発表者名: Izumi, M.
  • 出版者: Japan Radioisotope Association