がん細胞における放射線抵抗性の可逆性を利用した放射線抵抗性因子の総合的探索

• 研究課題/領域番号: 22K12379
• 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63020:放射線影響関連
• 研究機関: 東北医科薬科大学
• 研究代表者: 桑原 義和 東北医科薬科大学, 医学部, 准教授 (00392225)
• 研究分担者: 佐藤 友昭 鹿児島大学, 医歯学域歯学系, 教授 (10284887) ; 富田 和男 鹿児島大学, 医歯学域歯学系, 講師 (60347094) ; 栗政 明弘 東北医科薬科大学, 医学部, 教授 (80343276)
• 研究期間 (年度): 2022-04-01 – 2025-03-31
• 研究課題ステータス: 交付 (2023年度)
• 配分額: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円); 2024年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2023年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円); 2022年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
• キーワード: 放射線抵抗性 / 核型解析 / RNA-seq解析 / がん細胞 / 放射線感受性 / 核型 / X線 / がん / 生細胞イメージング / メチル化 / 遺伝子発現

研究開始時の研究の概要

放射線で誘発される放射線抵抗性は『可逆的』であることを見出した。また、放射線で誘発した放射線抵抗性細胞は、親株とゲノム背景が同一であっても、樹立の過程で染色体の再編成が生じ、親株とは全く異なった核型になっていることを見出した。本研究では、「親株」と「親株から樹立した放射線抵抗性細胞」とを比較するのではなく、「放射線抵抗性細胞」と放射線抵抗性を失った放射線抵抗性細胞、つまり「放射線『感受性』細胞」とを比較し、放射線抵抗性の要因を明らかにする。

研究実績の概要

放射線で誘発される放射線抵抗性がん細胞を解析する場合、親株とその親株から樹立した放射線抵抗性細胞とを比較・解析するのが従来型の研究モデルである。これまでの解析から、放射線誘発放射線抵抗性細胞であるHepG2-8960-R細胞は、親株であるHepG2細胞とゲノム背景が同一であるにもかかわらず、放射線抵抗性細胞を樹立する過程で染色体の再構成が生じ、HepG2とは全く異なる核型になっていることを見出した。このことから、従来型の比較解析モデルが妥当なのかという疑問を持った。さらに、放射線で誘発される放射線抵抗性の形質は可逆的であることも見出した。本研究では、従来型の「親株」と「親株から樹立した放射線抵抗性細胞(-R)」とを比較するのではなく、「放射線抵抗性細胞」と放射線抵抗性を失った元放射線抵抗性細胞(-R-NoIR)、つまり「放射線『感受性』細胞」とを比較する。2022年度に行った核型解析からSAS及びSAS-R細胞は2倍体であるにもかかわらず、SAS-R-NoIR細胞は4倍体であることが明らかになったため、これ以上の解析には不適切と判断した。そこで、2023年度に、SAS-R細胞から新たにSAS-R-NoIR細胞の樹立に取り組み成功した。樹立したSAS-R-NoIR細胞の放射線抵抗性の形質は単回照射及び分割照射で失われていることを確認した。さらに、核型解析から2倍体であることも確認した。現在、HeLa、HeLa-R及びHeLa-R-NoIR細胞とSAS、SAS-R及びSAS-R-NoIR細胞のRNA-seq解析を依頼しており、解析結果待ちである。良好な解析結果が得られた場合、HepG2、HepG2-8960-R及びHepG2-8960-R-NoIR細胞のRNA-seq解析を引き続き行う予定である。

現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

SAS-R-NoIR細胞が4倍体であったため、今後の解析には不適切であると判断した。SAS-R-NoIR細胞の樹立を新たに開始したため、やや遅れている。

今後の研究の推進方策

HeLa、HeLa-R及びHeLa-R-NoIR細胞とSAS、SAS-R及びSAS-R-NoIR細胞のRNA-seq解析を依頼しており、解析結果待ちである。良好な解析結果が得られた場合、HepG2、HepG2-8960-R及びHepG2-8960-R-NoIR細胞のRNA-seq解析を引き続き行う予定である。由来組織の異なる3種類の放射線抵抗性細胞に共通して発現が変動している遺伝子が特定できた場合、その遺伝子発現を操作することより、がん細胞の放射線抵抗性を克服することができるのかを解析する予定である。

研究成果

• [雑誌論文] Radiation-induced Cell Death: Relevance to Cancer Cell Radioresistance (2024)
  • 著者名/発表者名: Yoshikazu Kuwahara, Miyu Kitamura, Kazuo Tomita, Tadanori Muraoka, Tomoka Chida, Mehryar Habibi Roudkenar, Amaneh Mohammadi Roush, Tomoaki Sato, Keiju Kamijo, Akihiro Kurimasa
  • 雑誌名: Radiation Environment and Medicine 巻: 13 ページ: 1-9
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Therapeutic potential for KCC2-targeted neurological diseases (2023)
  • 著者名/発表者名: Kazuo Tomita Yoshikazu Kuwahara Kento Igarashi Junichi Kitanaka Nobue Kitanaka Yuko Takashi Koh-ichi Tanaka Mehryar Habibi Roudkenar Amaneh Mohammadi Roushandeh Akihiro Kurimasa Yoshihiro Nishitani Tomoaki Sato
  • 雑誌名: Japanese Dental Science Review 巻: 59 ページ: 431-438
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] ナノ銀の生物効果について (2023)
  • 著者名/発表者名: 高橋 将世, 桑原 義和, 富田 和男, 五十嵐健人, 上野 誠, 宮﨑 貴文, 杉本 義仁, 栗政 明弘, 佐藤 友昭
  • 雑誌名: 東北医科薬科大学研究誌 巻: 70 ページ: 23-28
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Mitochondrial transfer in PC-3 cells fingerprinted in ferroptosis sensitivity: a brand new approach targeting cancer metabolism (2023)
  • 著者名/発表者名: Nikoo Amirsadegh、Roudkenar Mehryar Habibi、Sato Tomoaki、Kuwahara Yoshikazu、Tomita Kazuo、Pourmohammadi-Bejarpasi Zahra、Najafi-Ghalehlou Nima、Roushandeh Amaneh Mohammadi
  • 雑誌名: Human Cell 巻: なし 号: 4 ページ: 1441-1450
  • DOI: 10.1007/s13577-023-00896-5
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] The reversibility of cancer radioresistance: a novel potential way to identify factors contributing to tumor radioresistance (2023)
  • 著者名/発表者名: Kuwahara Yoshikazu、Tomita Kazuo、Habibi Roudkenar Mehryar、Mohammadi Roushandeh Amaneh、Sato Tomoaki、Kurimasa Akihiro
  • 雑誌名: Human Cell 巻: 36 号: 3 ページ: 963-971
  • DOI: 10.1007/s13577-023-00871-0
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] FOXM1-Mediated Regulation of Reactive Oxygen Species and Radioresistance in Oral Squamous Cell Carcinoma Cells (2023)
  • 著者名/発表者名: Takeshita Hisashi、Yoshida Ryoji、Inoue Junki、Ishikawa Kohei、Shinohara K、Hirayama M、Oyama T、Kubo R、Yamana K、Nagao Y、Gohara S、Sakata J、Nakashima H、Matsuoka Y、Nakamoto M、Hirayama M、Kawahara K、Takahashi N、Hirosue A、Kuwahara Y、Fukumoto M、Toya R、Murakami R、Nakayama H
  • 雑誌名: Laboratory Investigation 巻: 103 号: 5 ページ: 100060-100060
  • DOI: 10.1016/j.labinv.2022.100060
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Dynamic imaging analysis reveals Auger electron-emitting radio-cisplatin induces DNA damage depending on the cell cycle (2022)
  • 著者名/発表者名: Obata Honoka、Kurimasa Akihiro、Muraoka Tadanori、Tsuji Atsushi B.、Kondo Katsuya、Kuwahara Yoshikazu、Minegishi Katsuyuki、Nagatsu Kotaro、Ogawa Mikako、Zhang Ming-Rong
  • 雑誌名: Biochemical and Biophysical Research Communications 巻: 637 ページ: 286-293
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2022.11.016
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] An oncolytic virus as a promising candidate for the treatment of radioresistant oral squamous cell carcinoma. (2022)
  • 著者名/発表者名: Gohara S, Shinohara K, Yoshida R, Kariya R, Tazawa H, Hashimoto M, Inoue J, Kubo R, Nakashima H, Arita H, Kawaguchi S, Yamana K, Nagao Y, Iwamoto A, Sakata J, Matsuoka Y, Takeshita H, Hirayama M, Kawahara K, Nagata M, Hirosue A, Kuwahara Y, Fukumoto M, Okada S, Urata Y, Fujiwara T, and Nakayama H.
  • 雑誌名: Molecular Therapy Oncolytics 巻: 27 ページ: 141-156
  • DOI: 10.1016/j.omto.2022.10.001
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] 放射線抵抗性がん細胞が抵抗性を失うと低下したFe2+量が親株レベルに戻る (2023)
  • 著者名/発表者名: 富田和男, 桑原義和, Mehryar Habibi Roudkenar, 五十嵐健人, 田中康一, 北中純一, 北中順惠, 栗政明弘, 西山信好, 佐藤友昭
  • 学会等名: 第97回日本薬理学会年会・第44回日本臨床薬理学会学術総会
• [学会発表] がん細胞における放射線抵抗性の可逆性を利用した放射線抵抗性因子の同定へ向けて (2023)
  • 著者名/発表者名: 桑原義和, 富田和男, Mehryar Habibi Roudkenar, 佐藤友昭, 栗政明弘
  • 学会等名: 第82回日本癌学会学術総会