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クロモスリプシスに対する防御細胞応答メカニズムの解明

研究課題

研究課題/領域番号 20K20636
研究種目

挑戦的研究(開拓)

配分区分基金
審査区分 中区分63:環境解析評価およびその関連分野
研究機関国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構

研究代表者

小西 輝昭  国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 放射線医学研究所 放射線規制科学研究部, 上席研究員 (70443067)

研究分担者 大澤 大輔  国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 量子医科学研究所 物理工学部, 主任技術員 (90324681)
劉 翠華  国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 量子医科学研究所 重粒子線治療研究部, 主任研究員 (00512427)
及川 将一  国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 量子医科学研究所 物理工学部, 室長 (10391301)
小林 亜利紗  国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 量子医科学研究所 物理工学部, 主任研究員 (30773931)
研究期間 (年度) 2020-07-30 – 2025-03-31
研究課題ステータス 交付 (2023年度)
配分額 *注記
25,610千円 (直接経費: 19,700千円、間接経費: 5,910千円)
2023年度: 6,760千円 (直接経費: 5,200千円、間接経費: 1,560千円)
2022年度: 6,110千円 (直接経費: 4,700千円、間接経費: 1,410千円)
2021年度: 4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)
2020年度: 8,190千円 (直接経費: 6,300千円、間接経費: 1,890千円)
キーワードクロモスリプシス / 細胞がん化 / 染色体粉砕 / マイクロビーム / 微小核形成 / 線量集中制 / 線量付与 / m-FISH / 陽子線 / 染色体構造 / マルチカラーFISH / 染色体異常 / プロトン / 細胞核 / 細胞質 / DNA二本鎖切断修復 / DNA損傷
研究開始時の研究の概要

本研究課題は、マイクロビーム照射技術を活用し、細胞がん化プロセスの一つである染色体粉砕と再編成過程(クロモスリプシス)に対する細胞質損傷を起因とする防御的な細胞応答の寄与を明らかにする。陽子線マイクロビーム細胞照射装置を用いて、細胞核のみ、細胞質のみ、あるいは、細胞核と細胞質の両方への三通りの照準照射実験を実施し、異なる標的部位に対する細胞応答を独立して評価する。具体的には、ライブセル観察によるDNA二本鎖切断修復・経時的変化解析、生存率曲線による細胞致死効果の評価、微小核形成率による損傷誘発解析、そして、マルチカラーFISH法を用いたクロモスリプシスの検出・染色体構造解析を行う。

研究実績の概要

細胞がん化プロセスの一つであるクロモスリプシスの発生機序は染色体における同時多発的な破砕および、その後の異常なDNA修復経路機構によると考えられて いる。本課題は、マイクロビームSPICEによる細胞核・細胞質への撃ち分け照射技術を活用し、クロモスリプシスに対する細胞質損傷を起因とする防御的な細胞 応答の寄与を明らかにすることを目的とした。今年度は、細胞核のみ(N照射)、細胞質のみ(C照射)、細胞核+細胞質((N+C)照射)のマイクロビーム照射 を行い、細胞内防御応答の解析、微小核(MN)形成率の取得、生存細胞のクローンの取得、m-FISH法による染色体構造解析を実施した。
MN形成率の測定において、N照射条件に加えて、C照射、(N+C)照射について、データの再現性を確認するため、継続してデータを取得した。N照射と(N+C)照射(Cに陽子線1000個)へのMN形成率を比較した。細胞核への照射粒子数を10、20、30、40、100、200、300、500、1000、2000の広範囲で取得した。その結果、N照射では照射粒子数100個程度で最大を示したのに対して、N+C照射では、照射粒子数300個程度で最大を示した。また、細胞核への照射粒子数が100以下の時のMN形成率は、(N+C)照射よりN照射の方が高い値を示した。これら結果からは、細胞質照射がMN形成に対して防御的に働いたことを示唆している。一方で、細胞核への照射粒子数が300以上でのMN形成率はN照射より(N+C)照射の方が有意に高い値を示した。おそらく、これは、N照射にくらべて、(N+C)照射の方が細胞周期が促進された結果、細胞の二核化率が多く生じたためMNが形成されたと考えられる。つまり、細胞質照射は、DNA修復の促進だけでなく細胞周期についても促進すると考えられた。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

R5年度の初めまで装置の修理に時間を要した。その後は修理が完了し順調に照射実験を実施することができたが、若干の遅れが生じている。

今後の研究の推進方策

本課題で得られたデータの総括を行い、国際会議(ICNMTA2024)にて発表するとともに、原著論文として国際紙への投稿の準備を迅速に進める。クロモスリプシス構造を有するクローンの取得と解析が完了していない。継続して実施する。また、今後も、放射線誘発細胞がん化と細胞質損傷を起因とする防御細胞応答機構の関連性について、解析を進める。

報告書

(4件)
  • 2023 実施状況報告書
  • 2022 実施状況報告書
  • 2021 実施状況報告書
  • 2020 実施状況報告書
  • 研究成果

    (16件)

すべて 2023 2022 2021 2020 その他

すべて 国際共同研究 (7件) 雑誌論文 (1件) (うち国際共著 1件、 査読あり 1件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (8件) (うち国際学会 2件、 招待講演 3件)

  • [国際共同研究] Chinese Academy of Science(中国)

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [国際共同研究] Chiang Mai Unversity(タイ)

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [国際共同研究] Malaysia Nuclear Agency(マレーシア)

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [国際共同研究] Hefei Institutes of Physical Science CAS(中国)

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [国際共同研究] Chiang Mai University(タイ)

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [国際共同研究] Malaysia Nuclear Agency(マレーシア)

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [国際共同研究] Chinese Academy of Science(中国)

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Stimulation of Nuclear Factor (Erythroid-Derived 2)-like 2 Signaling by Nucleus Targeted Irradiation with Proton Microbeam2023

    • 著者名/発表者名
      Wang Jun、Oikawa Masakazu、Konishi Teruaki
    • 雑誌名

      Biology

      巻: 12 号: 3 ページ: 419-419

    • DOI

      10.3390/biology12030419

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] 低エネルギー炭素イオンによる断片化DNAサイズのイオントラック構造依存性2023

    • 著者名/発表者名
      間宮 大晴, 楠本 多聞, アッサワプロンポーン ナロンチャイ, イスティ コナアトゥン, 平山 亮一, 小平 聡, 栗田 和好, 小西 輝昭
    • 学会等名
      第60回アイソトープ・放射線研究会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] Cytoplasm damage induced defensive cellular response in microbeam targeted mammalian cells.2022

    • 著者名/発表者名
      Teruaki Konishi, Narongchai Autsavapromporn, Tengku Abrizal Tenghku Ahamad, Jun Wang
    • 学会等名
      Asian Association of Radiation Research
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 細胞質損傷起因としたNRF2-Keap1酸化ストレス応答の誘導による防御的細胞応答2021

    • 著者名/発表者名
      小西輝昭, Jun Wang, 小林亜利紗, 大澤大輔, 及川将一
    • 学会等名
      日本放射線影響学会第64回大会, 日本放射線影響学会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] マイクロビーム照射法による放射線生物学・医科学の新展開2021

    • 著者名/発表者名
      小西輝昭
    • 学会等名
      弘前大学生体応答科学研究セミナー、弘前大学
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] マイクロビーム誘発細胞質損傷を起因とした防御的な細胞応答の解析2021

    • 著者名/発表者名
      小西輝昭、小林亜利紗、大澤大輔、及川将一、Jun Wang
    • 学会等名
      第59回日本生物物理学会年会, 日本生物物理学会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] 陽子線マイクロビーム細胞照射装置SPICEで 実現する放射線誘発単一細胞応答解析2021

    • 著者名/発表者名
      小西 輝昭, 小林 亜利紗, 大澤 大輔, 及川 将一
    • 学会等名
      第33回タンデム加速器及びその周辺技術の研究会, 量研・量子医科学研究所
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] 先端量子科学技術マイクロビームを活用したシングルセルバイオロジー2021

    • 著者名/発表者名
      小西 輝昭, 小林 亜利紗, 大澤 大輔, 劉 翠華, 廣山 陽太, 及川 将一
    • 学会等名
      量子生命科学会 第2回大会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] Advances in microbeam technology for single cell radio-biology2020

    • 著者名/発表者名
      Teruaki Konishi
    • 学会等名
      Second International School of Radiation Research (ISRR-2020) "Theme: Radiation Induced DNA Damage Response: Mechanisms to Human Health Implications", Society for Radiation Research,
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演

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公開日: 2020-08-03   更新日: 2024-12-25  

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