脳放射線有害事象軽減のためオリゴデンドロサイトを標的としたアプローチ

• 研究課題/領域番号: 20K08044
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分52040:放射線科学関連
• 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): 2020-04-01 – 2024-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2023年度)
• 配分額: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円); 2022年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円); 2021年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円); 2020年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
• キーワード: 脳 / オリゴデンドロサイト / 放射線 / 有害事象

研究開始時の研究の概要

脳放射線壊死は、よく知られる晩期放射線障害である。IMRTや定位放射線治療、粒子線治療などの高線量放射線治療により、悪性腫瘍の生命予後は確実に改善しているが、高線量放射線治療の宿命として脳放射線壊死は避けて通れない大きな問題となっている。脳放射線壊死に関する研究は古くからあるものの、未だに病態の全貌は解明されておらず、診断や治療に関しても確立したものがない。そこで、本研究では、脳において髄鞘形成を担っているOLに着目し、脱髄の分子機構とその再生メカニズムを明らかにする。この研究の最終的な目標は、放射線治療の正常脳組織に対する有害事象を減らし、 悪性脳腫瘍に対する治療効果比を改善することである。

研究成果の概要

脳放射線壊死に関する研究は古くからあるものの、未だに病態の全貌は解明されておらず、診断や治療に関しても確立したものがない。本研究は、白質病変の主体と考えられているオリゴデンドロサイト(OL)に着目し、放射線による脱ミエリン化および再ミエリン化の分子機構を解明することを目的とした。
X線照射により脱髄モデルマウスを作成し、サンプリングした脳の凍結切片を作製し、OL、アストロサイト、ミクログリア等の各特異的マーカーを用いて解析を行った。その結果、正常マウスに比べて、照射マウスの脳では白質部位においてOLの発現低下、活性化アストロサイトおよび活性化ミクログリアの増加を認めた。

研究成果の学術的意義や社会的意義

我が国は他に例を見ない超高齢化社会を迎えており、がん疾患において、今後ますます手術非適応が増え、放射線治療の適応が増えて行くと思われる。IMRTや定位放射線治療、粒子線治療などの高線量放射線治療により、悪性腫瘍の生命予後は確実に改善しているが、高線量放射線治療の宿命として脳放射線壊死は避けて通れない大きな問題となっており、早急な治療戦略の改善が求められている。
放射線生物学分野において脳の放射線影響についての知見は非常に少ない。本研究成果は、脳腫瘍に対する放射線治療戦略を考える上でも、健康長寿社会実現のためにも、その成果の意義は大きい。

研究成果

• [雑誌論文] Partial liver irradiation in rats induces the hypertrophy of nonirradiated liver lobes through hepatocyte proliferation (2023)
  • 著者名/発表者名: Adachi Takuya、Yoshida Yukari、Shibuya Kei、Sato Ken、Yamazaki Yuichi、Kakizaki Satoru、Uraoka Toshio、Takahashi Akihisa
  • 雑誌名: Journal of Radiation Research 巻: 64 号: 4 ページ: 693-701
  • DOI: 10.1093/jrr/rrad051
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Synthetic torpor protects rats from exposure to accelerated heavy ions. (2022)
  • 著者名/発表者名: Anggraeini Puspitasari, Fabio Squarcio, Martina Quartieri, Cristina Totis, Timna Hitrec, Akihisa Takahashi, Yukari Yoshida, Kenji Hanamura, Tomoko Yako, Matteo Cerri, Palma Simoniello, Marco Durante, Walter Tinganelli
  • 雑誌名: Scientific reports 巻: 12 号: 1 ページ: 16405-16405
  • DOI: 10.1038/s41598-022-20382-6
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] A new type of simulated partial gravity apparatus for rats based on a pully-spring system (2022)
  • 著者名/発表者名: Shenke Zhang, Takuya Adachi, Shengli Zhang, Yukari Yoshida, Akihisa Takahashi
  • 雑誌名: Front Cell Dev Biol 巻: 10 ページ: 965656-965656
  • DOI: 10.3389/fcell.2022.965656
  • 査読あり
• [雑誌論文] First Human Cell Experiments With FLASH Carbon Ions (2022)
  • 著者名/発表者名: TASHIRO MUTSUMI、YOSHIDA YUKARI、OIKE TAKAHIRO、NAKAO MASAO、YUSA KEN、HIROTA YUKA、OHNO TATSUYA
  • 雑誌名: Anticancer Research 巻: 42 号: 5 ページ: 2469-2477
  • DOI: 10.21873/anticanres.15725
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Adaptation and Changes in Actin Dynamics and Cell Motility as Early Responses of Cultured Mammalian Cells to Altered Gravitational Vector (2022)
  • 著者名/発表者名: Zhenlin Ju, Tamlyn N. Thomas, Yi-Jen Chiu, Sakuya Yamanouchi, Yukari Yoshida, Jun-ichi Abe, Akihisa Takahashi, Jing Wang, Keigi Fujiwara, Megumi Hada
  • 雑誌名: Int J Mol Sci 巻: 23 号: 11 ページ: 6127-6127
  • DOI: 10.3390/ijms23116127
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Dose- and LET-dependent changes in mouse skin contracture up to a year after either single dose or fractionated doses of carbon ion or gamma rays (2022)
  • 著者名/発表者名: K Ando, Y Yoshida, R Hirayama, S Koike, N Matsufuji
  • 雑誌名: Journal of Radiation Research 巻: 63 号: 2 ページ: 221-229
  • DOI: 10.1093/jrr/rrab123
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] The combined effect of simulated microgravity and radiation on chromosome aberrations in human peripheral blood lymphocytes (2021)
  • 著者名/発表者名: S Yamanouchi, T Adachi, Y Yoshida, J Rhone, JH Mao, K Fujiwara, PB. Saganti, A Takahashi, M Hada
  • 雑誌名: Ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ ｉｎ Ｓｐａｃｅ 巻: 35 号: 0 ページ: 15-23
  • DOI: 10.2187/bss.35.15
  • NAID: 130008078812
  • ISSN: 0914-9201, 1349-967X
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Depression of bone density at the weight-bearing joints in Wistar Hannover rats by a simulated mechanical stress associated with partial gravity environment (2021)
  • 著者名/発表者名: Zhang, S.*, D. Ueno*, T. Ohira, H. Kato, T. Izawa, S. Yamanouchi, Y. Yoshida, A. Takahashi, and Y. Ohira. *: Equally contributed authors
  • 雑誌名: frontiers Cell Develop. Biol. 巻: 9 ページ: 707470-707470
  • DOI: 10.3389/fcell.2021.707470
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Hibernation as a Tool for Radiation Protection in Space Exploration (2021)
  • 著者名/発表者名: A Puspitasari, M Cerri, A Takahashi, Y Yoshida, K Hanamura, W Tinganelli
  • 雑誌名: Life (Basel) 巻: 11 号: 1 ページ: 54-54
  • DOI: 10.3390/life11010054
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] 確定的影響の生物学的効果比（RBE）に関する最近の知見 (2021)
  • 著者名/発表者名: 保田 浩志,吉田 由香里,王 冰,永田 健斗,長谷川 有史,高橋 昭久
  • 雑誌名: 放射線生物研究 巻: 56 ページ: 164-207
  • NAID: 40022657958
  • 査読あり
• [雑誌論文] Combined Environment Simulator for Low-Dose-Rate Radiation and Partial Gravity of Moon and Mars (2020)
  • 著者名/発表者名: Takahashi Akihisa、Yamanouchi Sakuya、Takeuchi Kazuomi、Takahashi Shogo、Tashiro Mutsumi、Hidema Jun、Higashitani Atsushi、Adachi Takuya、Zhang Shenke、Guirguis Fady Nagy Lotfy、Yoshida Yukari、Nagamatsu Aiko、Hada Megumi、Takeuchi Kunihito、Takahashi Tohru、Sekitomi Yuji
  • 雑誌名: Life 巻: 10 号: 11 ページ: 274-274
  • DOI: 10.3390/life10110274
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [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
• [学会発表] Biological response of cancer cells to carbon FLASH irradiation (2024)
  • 著者名/発表者名: Hiromu Suda, Yukari Yoshida, Akihisa Takahashi, Tatsuya Ohno
  • 学会等名: ISRN2024
  • 国際学会
• [学会発表] Biological effect of FLASH carbon ions in the mouse intestine (2024)
  • 著者名/発表者名: Wenteng Cao, Yukari Yoshida, Hiromu Suda, Akihisa Takahashi, Tatsuya Ohno
  • 学会等名: ISRN2024
  • 国際学会
• [学会発表] Analysis of FLASH effect with carbon-ion beams in vivo study (2024)
  • 著者名/発表者名: Yukari Yoshida, Hiromu Suda, Mutsumi Tashiro, Ken Yusa, Masao Nakao, Akihisa Takahashi, Tatsuya Ohno
  • 学会等名: ISRN2024
  • 国際学会
• [学会発表] Biological experiments with ultra-high dose rate (FLASH) carbon-ion irradiation (2023)
  • 著者名/発表者名: Yukari Yoshida
  • 学会等名: PTCOG-AO&ISTPT2023
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] FLASH carbon-ion irradiation system establishment and human cell experiments. (2022)
  • 著者名/発表者名: Tashiro M, Yoshida Y, Oike T, Nakao M, Yusa K, Hirota Y, Ohno T
  • 学会等名: Flash Radiotherapy & Particle Therapy Conference (FRPT2022)
  • 国際学会
• [学会発表] FLASH炭素イオン線照射～第一報：システムの構築と培養細胞実験～ (2022)
  • 著者名/発表者名: 吉田由香里, 田代睦, 尾池貴洋, 中尾政夫, 遊佐顕, 廣田由香, 髙橋昭久, 大野達也
  • 学会等名: 日本放射線腫瘍学会第35回学術大会
• [学会発表] FLASH炭素イオン照射による細胞実験：第一報 (2022)
  • 著者名/発表者名: 吉田由香里, 田代睦, 尾池貴洋, 中尾政夫, 遊佐顕, 廣田由香, 髙橋昭久, 大野達也
  • 学会等名: 日本放射線影響学会第65回大会 2022年9月16日
• [学会発表] FLASH炭素イオン照射システムの構築と細胞照射試験 (2022)
  • 著者名/発表者名: 田代 睦, 吉田 由香里, 尾池貴洋, 中尾 政夫, 遊佐 顕, 廣田 由香, 大野 達也
  • 学会等名: 第124回日本医学物理学会学術大会
• [学会発表] ラット肝臓における放射線照射後の代償性反応の解明 -肝肥大の術前応用に向けて- (2022)
  • 著者名/発表者名: 安達 拓也, 吉田 由香里, 八高 知子, 渋谷 圭, 浦岡 俊夫, 髙橋 昭久
  • 学会等名: 第59回日本放射線腫瘍学会生物部会学術大会・第50回放射線による制癌シンポジウム
• [学会発表] 吉田 由香里, 安達 拓也, Shenke Zhang, 須田 裕夢, 髙橋 昭久 (2022)
  • 著者名/発表者名: 肝正常組織における炭素イオン線分割照射の生物学的考察のための基礎的検討
  • 学会等名: 第59回日本放射線腫瘍学会生物部会学術大会・第50回放射線による制癌シンポジウム
• [学会発表] Adenosine agonist treatment increases radioresistance in vitro and in vivo (2022)
  • 著者名/発表者名: Anggraeini Puspitasari, Matteo Cerri, Akihisa Takahashi, Yukari Yoshida, Kenji Hanamura, Martina Quartieri, Cristina Totis, Olga Sokol, Palma Simonello, Marco Durante, Walter Tinganelli
  • 学会等名: RRS2022
  • 国際学会
• [学会発表] Adenosine Agonist treatment shows protective effects to C-ion irradiation (2022)
  • 著者名/発表者名: Anggraeini Puspitasari, Matteo Cerri, Fabio Squarcio, Akihisa Takahashi, Yukari Yoshida, Kenji Hanamura, Martina Quartieri, Cristina Totis, Palma Simonello, Marco Durante, Walter Tinganelli
  • 学会等名: ERRS2022
  • 国際学会
• [学会発表] Simulator of the environments on the Moon and Mars with Neutron-irradiation and Gravity-change (SwiNG) (2022)
  • 著者名/発表者名: Akihisa Takahashi, Hiroko Ikeda, Nagy Lotfy Guiriuis, Yukari Yoshida, Fady, Megumi Hada
  • 学会等名: 44th COSPAR Scientific Assembly
  • 国際学会
• [学会発表] Early Responses of Cultured Mammalian Cells to Altered Gravitational Vector: Adaptation to Microgravity and Changes in Cell Motility (2022)
  • 著者名/発表者名: Zhenlin Ju, Yi-Jen Chiu, Tamlyn N. Thomas, Sakuya Yamanouchi, Yukari Yoshida, Jun-ichi Abe, Akihisa Takahashi, Jing Wang, Keigi Fujiwara, Megumi Hada
  • 学会等名: NASA HRP IWS meeting 2022
  • 国際学会
• [学会発表] 宇宙放射線と重力環境変化による複合影響研究 2021年報 (2022)
  • 著者名/発表者名: 髙橋昭久, 鈴木健之, 鶴岡千鶴, 森岡孝満, 武島嗣英, 吉田由香里, 中村麻子, 池田裕子, 秦恵, 永松愛子, 大平充宣, 稲富裕光, 柿沼志津子
  • 学会等名: 第36回 宇宙環境利用シンポジウム
  • 招待講演
• [学会発表] Radiation protection effect of Synthetic hibernation following Carbon ion irradiation. (2021)
  • 著者名/発表者名: Anggraeini Puspitasari, Fabio Squarcio, Matteo Cerri, Akihisa Takahashi, Kenji Hanamura, Yukari Yoshida, Tomoko Yakou, Tomoaki Shirao, Palma Simoniello, Cristina Totis, Julius Oppermann, Walter Tinganelli, Marco Durante
  • 学会等名: Radiation Research Society's 67th Annual Meeting
  • 国際学会
• [学会発表] The increases of chromosome aberration in human peripheral blood lymphocytes exposed to simulated microgravity and radiation simultaneously (2021)
  • 著者名/発表者名: Sakuya Yamanouchi, Takuya Adachi, Yukari Yoshida, Jordan Rhone, Jian-Hua Mao, Keigi Fujiwara, Premkumar B. Saganti, Akihisa Takahashi, Megumi Hada
  • 学会等名: 第68回北関東医学会総会
• [学会発表] The simultaneous exposure to radiation and simulated microgravity increases chromosome aberration in human peripheral blood lymphocytes. (2021)
  • 著者名/発表者名: Sakuya Yamanouchi, Takuya Adachi, Yukari Yoshida, Jordan Rhone, Jian-Hua Mao, Keigi Fujiwara, Premkumar B. Saganti, Akihisa Takahashi, Megumi Hada
  • 学会等名: 日本宇宙生物科学会第35回大会
• [学会発表] 確定的影響の生物学的効果比（RBE）に関する最近の知見 (2021)
  • 著者名/発表者名: 保田浩志, 吉田由香里, 王冰, 永田健斗, 長谷川有史, 髙橋昭久
  • 学会等名: 日本放射線影響学会第64回大会
• [学会発表] Chromosome aberrations in human peripheral blood lymphocytes exposed simultaneously to radiation and simulated microgravity (2021)
  • 著者名/発表者名: Sakuya Yamanouchi, Takuya Adachi, Yukari Yoshida, Jordan Rhone, Jian-Hua Mao, Keigi Fujiwara, Premkumar B. Saganti, Akihisa Takahashi, Megumi Hada
  • 学会等名: 日本放射線影響学会第64回大会
• [学会発表] Synthetic hibernation and radioprotection. (2021)
  • 著者名/発表者名: A. Puspitasari, M. Cerri, T. Hitrec, F. Squarcio, P. Simoniello, C. Totis, J. Oppermann, A. Takahashi, K. Hanamura, Y. Yoshida, T. Yakou, T. Shirao, M. Durante, W. Tinganelli
  • 学会等名: Italian Society for Radiation Research
  • 国際学会
• [学会発表] Mouse skin damage after mixed beams of carbon ions is well predicted by knowing that after mono-peak beams (2021)
  • 著者名/発表者名: Yukari Yoshida, Maika Yamaguchi, Koichi Ando, Akihisa Takahashi, Tatsuaki Kanai
  • 学会等名: PTCOG59
  • 国際学会
• [学会発表] マウス悪性黒色腫に対する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 (2021)
  • 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58回生物部会学術大会
• [学会発表] Depression of bone density at the weight-bearing joints in Wistar Hannover rats by a simulated mechanical stress associated with a partial gravity environment (2021)
  • 著者名/発表者名: Shenke Zhang, Daishin Ueno, Takashi Ohira, Hisashi Kato, Tetsuya Izawa, Sakuya Yamanouchi, Yukari Yoshida, Akihisa Takahashi, Yoshinobu Ohira
  • 学会等名: 第68回北関東医学会総会
• [学会発表] DOSIMETRY OF EXPERIMENTAL CARBON-ION MINI-BEAMS TOWARD ‘CARBON-KNIFE’ AND ‘CARBON-FLASH’ (2021)
  • 著者名/発表者名: Mutsumi Tashiro, Masao Nakao, Yukari Yoshida, Ken Yusa, Tatsuya Ohno
  • 学会等名: FRPT2021
  • 国際学会
• [学会発表] Combined effects of radiation and simulated microgravity on decreased locomotor activity in the normal mouse brain (2021)
  • 著者名/発表者名: Yukari Yoshida, David Fernandez-Quezada, Sonia Luquin de Anda, Akihisa Takahashi, Araceli Espinosa-Jeffrey
  • 学会等名: 43rd COSPAR
  • 国際学会
• [学会発表] X 線照射後の代償性肝肥大 (2021)
  • 著者名/発表者名: 安達 拓也，吉田 由香里，八高 知子，渋谷 圭，髙橋 昭久
  • 学会等名: 第 58 回群馬放射線腫瘍研究会
• [学会発表] 宇宙放射線と重力環境変化による複合影響研究 (2021)
  • 著者名/発表者名: 髙橋 昭久，鈴木 健之, 鶴岡 千鶴, 森岡 孝満, 武島 嗣英, 吉田 由香里, 中村 麻子, 秦 恵, 永松 愛子, 大平 充宣, 池田 裕子, 稲富 裕光, 柿沼 志津子
  • 学会等名: 第 35 回宇宙環境利用シンポジウム
• [学会発表] 深宇宙，月，火星を模擬した装置開発 (2020)
  • 著者名/発表者名: 髙橋 昭久，山之内 佐久也，竹内 和臣，高橋 祥吾，田代 睦，日出間 純，東谷 篤志， 安達 拓也，Shenke Zhang，Fady Nagy Lotfy Guirguis，吉田 由香里，永松 愛子，秦 恵，竹内 邦人，高橋 亨，関冨 勇治
  • 学会等名: 日本マイクログラビティ応用学会 第 32 回学術講演会
• [学会発表] 3Dクリノスタット同期照射システムとヒト線維芽細胞における細胞周期関連遺 伝子の発現プロファイル変化 (2020)
  • 著者名/発表者名: 池田 裕子，村谷 匡史，日出間 純，秦 恵，藤原 敬己，想田 光，吉田 由香里，髙橋 昭久
  • 学会等名: 日本放射線影響学会 第 63 回大会
• [学会発表] 月や火星の低重力と低線量率放射線の複合環境 模擬装置の開発 (2020)
  • 著者名/発表者名: 山之内 佐久也，竹内 和臣，高橋 祥吾，田代 睦，日出間 純，東谷 篤志，安達 拓也， Shenke Zhang，Fady Nagy Lotfy Guirguis，吉田 由香里，永松 愛子，秦 恵，竹内 邦 人，高橋 亨，関冨 勇治，髙橋 昭久
  • 学会等名: 日本放射線影響学会 第 63 回大会
• [学会発表] APCMin/+マウスを用いた宇宙空間模擬環境による生体影響評価 (2020)
  • 著者名/発表者名: 鈴木 健之，鶴岡 千鶴，上西 睦美，岡部 まゆみ，遠坂 歌子，柳原 啓見，神戸 崚輔， 吉田 由香里，武島 嗣英，森岡 孝満，大平 充宣，髙橋 昭久，柿沼 志津子
  • 学会等名: 日本放射線影響学会 第 63 回 大会
• [図書] インナービジョン 第38巻第11号(2023NOVEMBER) (2023)
  • 著者名/発表者名: 吉田由香里、他
  • 総ページ数: 104
  • 出版者: インナービジョン
  • ISBN: 4910561358
• [図書] やさしくわかる放射線治療学改訂第２版 (2023)
  • 著者名/発表者名: 吉田由香里、他
  • 総ページ数: 224
  • 出版者: Gakken
• [図書] がん・放射線療法 改訂第８版 (2023)
  • 著者名/発表者名: 吉田由香里、他
  • 総ページ数: 1498
  • 出版者: Gakken