ロングリード配列決定法による放射線被ばく刻印の同定

• 研究課題/領域番号: 20K21718
• 研究種目: 挑戦的研究(萌芽)
• 配分区分: 基金
• 審査区分: 中区分58:社会医学、看護学およびその関連分野
• 研究機関: 長崎大学
• 研究代表者: 光武 範吏 長崎大学, 原爆後障害医療研究所, 教授 (50404215)
• 研究分担者: 鈴木 啓司 長崎大学, 原爆後障害医療研究所, 准教授 (00196809) ; 荻 朋男 名古屋大学, 環境医学研究所, 教授 (80508317)
• 研究期間 (年度): 2020-07-30 – 2023-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2022年度)
• 配分額: 6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円); 2021年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円); 2020年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
• キーワード: 放射線 / ゲノム / HPRT変異クローン / HPRTクローン

研究開始時の研究の概要

放射線被ばくによって癌が発生するのは明らかであるが、あるひとつの癌が放射線で引き起こされたものか、その他の原因で起きたものかを区別する方法は今のところない。放射線はクラスター損傷と呼ばれる複雑な異常をDNAに引き起こし、マイクロホモロジーを伴う欠失や逆位を生じさせるとされるが、これらを全ゲノムレベルで解析する手法は今までなかった。本研究では、様々な線量の放射線を照射し樹立したHPRT変異細胞クローンと、新規技術であるロングリードシークエンシングを用い、上記の欠失や逆位を全ゲノムレベルで解析し、放射線刻印とも呼べる放射線特異的なゲノム変化の有無を明らかにする。

研究成果の概要

ショートリードとロングリードを用いた次世代シークエンシングより、ヒト正常細胞における放射線被ばくによるゲノム変異として、以下の特徴が明らかになった。1 )様々なサイズの欠失が線量依存性に増加した。2) 高線量では、非常に長大な欠失（数十万からメガベース以上）が生じた。3) 欠失の両断端にホモロジー配列がないものが多かった。また、高線量では断端結合部に別の配列を含むものが多かった。4) 一塩基置換も増加したが、線量依存性はなかった。5) 一塩基置換には、酸化損傷を示唆する変異シグネチャーが含まれていた。ただし、放射線被ばくに完全に特異的な変異の同定には至らなかった。

研究成果の学術的意義や社会的意義

DNA配列決定法の技術的な進歩により、DNAの配列変化をゲノムワイドに調べることが可能となってきた。放射線被ばくは、発がんリスクを上昇させることは疫学的に明らかであり、放射線によるゲノム変異がその誘因であると考えられている。本研究において、ヒト正常培養細胞で、放射線によって生じるゲノム変異の特徴の多くが詳細に明らかになった。これらの異常が、発癌の第一歩となる可能性が高い。本研究成果は、放射線による生物学的影響、遺伝子異常、発癌などの他の研究にも活かせる基盤的データとなると思われる。

研究成果

• [雑誌論文] Technical Report: A Simple and Robust Real-Time Quantitative PCR Method for the Detection of Radiation-Induced Multiple Exon Deletions of the Human HPRT Gene (2023)
  • 著者名/発表者名: Kawamura Kasumi、Suzuki Keiji、Mitsutake Norisato
  • 雑誌名: Radiation Research 巻: 199 号: 1 ページ: 83-88
  • DOI: 10.1667/rade-21-00047.1
  • 査読あり
• [雑誌論文] Characterization of radiation-induced micronuclei associated with premature senescence, and their selective removal by senolytic drug, ABT-263 (2022)
  • 著者名/発表者名: Suzuki Keiji、Kawamura Kasumi、Ujiie Risa、Nakayama Takahumi、Mitsutake Norisato
  • 雑誌名: Mutation Research/Genetic Toxicology and Environmental Mutagenesis 巻: 876-877 ページ: 503448-503448
  • DOI: 10.1016/j.mrgentox.2022.503448
  • 査読あり
• [雑誌論文] Clinicopathological Implications of the BRAFV600E Mutation in Papillary Thyroid Carcinoma of Ukrainian Patients Exposed to the Chernobyl Radiation in Childhood: A Study for 30 Years After the Accident (2022)
  • 著者名/発表者名: Zurnadzhy L, Bogdanova T, Rogounovitch TI, Ito M, Tronko M, Yamashita S, Mitsutake N, Chernyshov S, Masiuk S, Saenko VA.
  • 雑誌名: Front. Med., 26 April 2022 巻: - ページ: 882727-882727
  • DOI: 10.3389/fmed.2022.882727
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] The high degree of similarity in histopathological and clinical characteristics between radiogenic and sporadic papillary thyroid microcarcinomas in young patients (2022)
  • 著者名/発表者名: Bogdanova Tetiana、Chernyshov Serhii、Zurnadzhy Liudmyla、Rogounovitch Tatiana I.、Mitsutake Norisato、Tronko Mykola、Ito Masahiro、Bolgov Michael、Masiuk Sergii、Yamashita Shunichi、Saenko Vladimir A.
  • 雑誌名: Frontiers in Endocrinology 巻: 13 ページ: 970682-970682
  • DOI: 10.3389/fendo.2022.970682
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Aicardi-Goutieres syndrome with SAMHD1 deficiency can be diagnosed by unscheduled DNA synthesis test (2022)
  • 著者名/発表者名: Senju C, Nakazawa Y, Shimada M, Iwata D, Matsuse M, Tanaka K, Miyazaki Y, Moriwaki S, Mitsutake N, Ogi T.
  • 雑誌名: Frontiers in Pediatrics 巻: 10 ページ: 1048002-1048002
  • DOI: 10.3389/fped.2022.1048002
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Anti-CENP-C Antibody-Based Immunofluorescence Dicentric Assay: Radiation Dose-Response, Validation Studies, and Radiation Dose-Dependency on Sister Centromere Fluorescence (2022)
  • 著者名/発表者名: Ujiie Risa、Kawamura Kasumi、Yamashita Shunichi、Mitsutake Norisato、Suzuki Keiji
  • 雑誌名: Radiation Research 巻: 199 号: 1 ページ: 74-82
  • DOI: 10.1667/rade-22-00050.1
  • 査読あり
• [雑誌論文] The relationship of the clinicopathological characteristics and treatment results of post-Chornobyl papillary thyroid microcarcinomas with the latency period and radiation exposure (2022)
  • 著者名/発表者名: Bogdanova Tetiana、Chernyshov Serhii、Zurnadzhy Liudmyla、Rogounovitch Tatiana I.、Mitsutake Norisato、Tronko Mykola、Ito Masahiro、Bolgov Michael、Masiuk Sergii、Yamashita Shunichi、Saenko Vladimir A.
  • 雑誌名: Frontiers in Endocrinology 巻: 13 ページ: 1078258-1078258
  • DOI: 10.3389/fendo.2022.1078258
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Recent advances in radiobiology with respect to pleiotropic aspects of tissue reaction (2021)
  • 著者名/発表者名: Suzuki Keiji、Amrenova Aidana、Mitsutake Norisato
  • 雑誌名: Journal of Radiation Research 巻: 62 号: Supplement_1 ページ: i30-i35
  • DOI: 10.1093/jrr/rraa086
  • NAID: 120007163282
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Comprehensive analysis for detecting radiation-specific molecules expressed during radiation-induced rat thyroid carcinogenesis. (2021)
  • 著者名/発表者名: Kurohama H, Matsuda K, Kishino M, Yoshino M, Yamaguchi Y, Matsuu-Matsuyama M, Kondo H, Mitsutake N, Kinoshita A, Yoshiura KI, Nakashima M.
  • 雑誌名: J Radiat Res. 巻: 62 号: Supplement_1 ページ: i78-i87
  • DOI: 10.1093/jrr/rraa139
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Molecular pathogenesis of pediatric thyroid carcinoma (2021)
  • 著者名/発表者名: Mitsutake Norisato、Saenko Vladimir
  • 雑誌名: Journal of Radiation Research 巻: 62 号: Supplement_1 ページ: i71-i77
  • DOI: 10.1093/jrr/rraa096
  • NAID: 120007163284
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Cell competition between anaplastic thyroid cancer and normal thyroid follicular cells exerts reciprocal stress response defining tumor suppressive effects of normal epithelial tissue (2021)
  • 著者名/発表者名: Amrenova A, Suzuki K, Saenko V, Yamashita S, Mitsutake N.
  • 雑誌名: PLoS One 巻: 4 号: 4 ページ: 1-10
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0249059
  • NAID: 120007150307
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Major Oncogenic Drivers and Their Clinicopathological Correlations in Sporadic Childhood Papillary Thyroid Carcinoma in Belarus (2021)
  • 著者名/発表者名: Rogounovitch Tatiana I.、Mankovskaya Svetlana V.、Fridman Mikhail V.、Leonova Tatiana A.、Kondratovitch Victor A.、Konoplya Natalya E.、Yamashita Shunichi、Mitsutake Norisato、Saenko Vladimir A.
  • 雑誌名: Cancers 巻: 13 号: 13 ページ: 3374-3374
  • DOI: 10.3390/cancers13133374
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Preoperative detection of the TERT promoter mutations in papillary thyroid carcinomas (2021)
  • 著者名/発表者名: Nakao T, Matsuse M, Saenko V, Rogounovitch T, Tanaka A, Suzuki K, Higuchi M, Sasai H, Sano T, Hirokawa M, Miyauchi A, Kawakami A, Mitsutake N.
  • 雑誌名: Clinical Endocrinology 巻: 95 号: 5 ページ: 790-799
  • DOI: 10.1111/cen.14567
  • 査読あり
• [雑誌論文] The BRAF V600E Mutation Is Not a Risk Factor for More Aggressive Tumor Behavior in Radiogenic and Sporadic Papillary Thyroid Carcinoma at a Young Age. (2021)
  • 著者名/発表者名: Zurnadzhy L, Bogdanova T, Rogounovitch TI, Ito M, Tronko M, Yamashita S, Mitsutake N, Chernyshov S, Masiuk S, Saenko VA.
  • 雑誌名: Cancers (Basel). 巻: 13 号: 23 ページ: 6038-6038
  • DOI: 10.3390/cancers13236038
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Position paper from the Japan Thyroid Association task force on the management of low-risk papillary thyroid microcarcinoma (T1aN0M0) in adults (2021)
  • 著者名/発表者名: Kazuhiko Horiguchi, Yusaku Yoshida, Kenji Iwaku, Naoya Emoto, Toshihiko Kasahara, Junichiro Sato, Hiroki Shimura, Hisakazu Shindo, Satoru Suzuki, Hidekazu Nagano, Fumihiko Furuya, Noriko Makita, Fumihiko Matsumoto, Katsunori Manaka, Norisato Mitsutake, Megumi Miyakawa, Susumu Yokoya and Iwao Sugitani
  • 雑誌名: Endocrine Journal 巻: 68 号: 7 ページ: 763-780
  • DOI: 10.1507/endocrj.EJ20-0692
  • NAID: 130008068266
  • ISSN: 0918-8959, 1348-4540
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Papillary thyroid carcinoma in Ukraine after Chernobyl and in Japan after Fukushima: different histopathological scenarios. (2020)
  • 著者名/発表者名: Bogdanova TI, Saenko VA, Hashimoto Y, Hirokawa M, Zurnadzhy LY, Hayashi T, Ito M, Iwadate M, Mitsutake N, Rogounovitch T, Sakamoto A, Naganuma H, Miyauchi A, Tronko MD, Thomas G, Yamashita S, Suzuki S:
  • 雑誌名: Thyroid 巻: 308 号: 9 ページ: 1-13
  • DOI: 10.1089/thy.2020.0308
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] The Clinicopathological Results of Thyroid Cancer With BRAFV600E Mutation in the Young Population of Fukushima. (2020)
  • 著者名/発表者名: Iwadate M, Mitsutake N, Matsuse M, Fukushima T, Suzuki S, Matsumoto Y, Ookouchi C, Mizunuma H, Nakamura I, Nakano K, Sakamoto A, Hirokawa M, Ito M, Naganuma H, Hashimoto Y, Shimura H, Yamashita S, Suzuki S
  • 雑誌名: J Clin Endocrinol Metab 巻: 105 号: 12 ページ: 573-573
  • DOI: 10.1210/clinem/dgaa573
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Digenic mutations in ALDH2 and ADH5 impair formaldehyde clearance and cause a multisystem disorder, AMeD syndrome (2020)
  • 著者名/発表者名: Oka Y, Hamada M, Nakazawa Y, ..., Tanaka M, Suganami T, Nakada S, Mitsutake N, Hara Y, Kato K, ..., Kaneko H, Matsumoto N, Matsuda F, Matsuo K, Takahashi Y, Mashimo T, Kojima S, Ogi T
  • 雑誌名: Science Advances 巻: 6 号: 51 ページ: 7197-7197
  • DOI: 10.1126/sciadv.abd7197
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Targeted Nuclear Irradiation with an X-Ray Microbeam Enhances Total JC-1 Fluorescence from Mitochondria (2020)
  • 著者名/発表者名: Kaminaga K, Hamada R, Usami N, Suzuki K, Yokoya A
  • 雑誌名: Radiation Research 巻: 194 号: 5 ページ: 511-518
  • DOI: 10.1667/rr15110.1
  • 査読あり
• [学会発表] 放射線照射によるHPRT変異クローンのロングリード解析 (2022)
  • 著者名/発表者名: 光武 範吏、鈴木 啓司、河村 河村 香寿美、三嶋 博之、吉浦 孝一郎
  • 学会等名: 日本放射線影響学会第65回大会
• [学会発表] TERTと甲状腺癌の高度悪性化 (2021)
  • 著者名/発表者名: 光武 範吏
  • 学会等名: 第94回日本内分泌学会学術総会
  • 招待講演
• [学会発表] 小児・若年者甲状腺癌の遺伝子解析 (2021)
  • 著者名/発表者名: 光武 範吏、松瀬美智子、岩館 学、サエンコ ウラジミール、鈴木 眞一、山下 俊一
  • 学会等名: 第34回日本臨床内科医学会
  • 招待講演
• [学会発表] TERTの転写制御の違いと甲状腺癌悪性度との関連 (2021)
  • 著者名/発表者名: 松瀬美智子、酒匂あやか、サエンコ ウラジミール、山下俊一、光武範吏
  • 学会等名: 第64回日本甲状腺学会学術集会
• [学会発表] 甲状腺乳頭癌におけるTERT mRNAのスプライシングバリアントとTERTプロモーター変異・臨床病理学的指標との関連 (2021)
  • 著者名/発表者名: 酒匂あやか、松瀬美智子、サエンコ ウラジミール、西原永潤、廣川満良、宮内昭、川上純、光武範吏
  • 学会等名: 第64回日本甲状腺学会学術集会
• [学会発表] 増悪する甲状腺乳頭癌を予測できる分子マーカー：さらなる高精度化と細胞診への応用 (2020)
  • 著者名/発表者名: 松瀬 美智子, Vladimir Saenko, 中尾 朋恵, 山下 俊一, 光武 範吏
  • 学会等名: 第63回 日本甲状腺学会学術総会
• [学会発表] 遺伝子変異からみた甲状腺がんの診断：穿刺吸引細胞診におけるTERTプロモーター変異の検出 (2020)
  • 著者名/発表者名: 光武 範吏
  • 学会等名: 第30回 臨床内分泌代謝Update
  • 招待講演
• [学会発表] チェルノブイリと福島の甲状腺がんにおける様々な病理学的シナリオ (2020)
  • 著者名/発表者名: サエンコ ウラジミール, ボグダノワ タチアナ, 橋本 優子, 廣川 満良, リュドミラ ズルナドジ, 林 俊哲, 伊東 正博, 岩館 学, 光武 範吏, ログノビッチ タチアナ, 坂本 穆彦, 長沼 廣, 宮内 昭, トロンコ ミコラ, トマス ジュラルディン, 山下 俊一, 鈴木 眞一
  • 学会等名: 第63回 日本放射線影響学会 年次大会
  • 招待講演
• [学会発表] チェルノブイリ原発事故後と福島県における小児・若年者甲状腺癌における遺伝子変異 (2020)
  • 著者名/発表者名: 光武 範吏, 松瀬 美智子, 岩館 学, 山下 俊一, サエンコ ウラジミール, 鈴木 眞一
  • 学会等名: 第63回 日本放射線影響学会 年次大会
  • 招待講演
• [学会発表] 乳頭癌の遺伝子異常 (2020)
  • 著者名/発表者名: 光武 範吏
  • 学会等名: 第32回 日本内分泌外科学会総会
  • 招待講演
• [学会発表] 小児・若年者甲状腺がんと成人甲状腺がんの遺伝子変異の相違 (2020)
  • 著者名/発表者名: 光武 範吏, 松瀬 美智子, 岩館 学, サエンコ ウラジミール, 鈴木 眞一, 山下 俊一
  • 学会等名: 第93回 日本内分泌学会学術総会
  • 招待講演