| 研究課題/領域番号 |
23K21428
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| 補助金の研究課題番号 |
21H02875 (2021-2023)
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 基金 (2024)
補助金 (2021-2023) |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分52040:放射線科学関連
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| 研究機関 | 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構 |
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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, グループリーダー (70443067)
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| 研究分担者 |
楠本 多聞 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 計測・線量評価部, 主任研究員 (90825499)
平山 亮一 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, QST病院 重粒子線治療研究部, 研究統括 (90435701)
劉 翠華 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, QST病院 重粒子線治療研究部, 主任研究員 (00512427)
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)
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)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2026-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2024年度)
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| 配分額 *注記 |
17,550千円 (直接経費: 13,500千円、間接経費: 4,050千円)
2025年度: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円)
2024年度: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円)
2023年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
2022年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
2021年度: 6,890千円 (直接経費: 5,300千円、間接経費: 1,590千円)
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| キーワード | マイクロビーム / バイスタンダー効果 / ギャップジャンクション / 異種細胞間 / 陽子線 / 低酸素 / バイスタンダー応答 / 放射線抵抗性 / ライブセルイメージング / 細胞間情報伝達 / 放射線誘発バイスタンダー効果 / 低酸素環境 / 間接作用 / α線 / 転移 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
放射線誘発バイスタンダー効果は、照射細胞から近傍の非照射細胞へのシグナル伝達によってさまざまな細胞応答を引き起こす。我々は、放射線に対する生存戦略の一つとして照射細胞およびバイスタンダー細胞の双方の防御応答機構の活性化にともなう細胞の生存能力の変化によって放射線抵抗性や転移能の獲得などが起こるのではないかと考えた。マイクロビームを用いてがん細胞にのみ照射を行い、異種細胞間（がんと正常細胞の共培養）環境や低酸素環境における細胞応答とその分子機構の解明を目的とする。異種細胞間双方向シグナリングのシングルセル応答解析を実施する。
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| 研究実績の概要 |
本課題は、低酸素環境下における放射線誘発バイスタンダー応答解析が主題である。そのため、低酸素下での細胞培養・照射・解析が可能な実験環境の整備が必然となる。これまでに導入した低酸素ワークステーションを用いて、低酸素環境での細胞試料の作成、培養および処理条件の最適化を進めた。また、低酸素環境下（酸素濃度１％）での高分解能なマイクロビーム細胞照射を実現するために、新規にステージならびにマイクロビーム照射装置の顕微鏡ステージにマイクロビーム細胞皿を設置するための固定具・容器等の設計および製作を行った。現在、最適化を進めている。上記と並行して、ヒト肺がんA549細胞、ヒト肺正常TIG1細胞の低酸素環境下での培養条件において、低酸素下での倍加時間やコロニー形成率、また、さらには、低酸素下での放射線抵抗性の要因の一つとして考えられているHypoxia Inducible Factor 1 α(HIF１α)の発現量の確認を行った。低酸素環境下での培養条件において、両細胞ともにHIF1αの発現増加を確認した。そして、ミトコンドリア状態の指標の一つである膜電位を蛍光プロープでの検出系の確立をめざし、低酸素環境下でのライブセル観察を可能にするタイムライプス蛍光観察系を確立した。本装置を用いて細胞培養および蛍光量定量化解析を開始した。さらに本装置を用いて、低酸素環境下の培養細胞のエネルギー代謝は解糖系が亢進による細胞内pHが低下を測定するために、pHに応じて青色から緑色に変化する蛍光を有するウミサボテン由来GFPを安定発現する細胞株を作成した。現在、X線照射し、取得したクローンの特性評価を進めている。
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| 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
本課題に必須となるマイクロビーム細胞照射装置ならびにその付帯設備である顕微鏡システムが故障し、修理に必要な部品調達に時間を要した。
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| 今後の研究の推進方策 |
低酸素下での細胞培養・照射・解析が可能な実験環境の整備および改良し、さらには、マイクロビーム照射装置の駆動ステージで低酸素環境下でのライブセル観察ならびに照射を実現するハードウエアを確立させ、マイクロビームによる細胞照射実験を本格的に開始する。ヒト肺がんA549細胞、ヒト肺正常TIG1細胞の低酸素環境下でのX線照射に対する生存率測定、放射線抵抗性の要因の一つとして考えられているHypoxia Inducible Factor 1 α(HIF１α)の発現量の変化、上皮間葉系転換に関連する遺伝子発現解析を行う。これらと併行して、低酸素環境下でのライブセル観察を可能にするタイムラプス蛍光観察系をもちいて、ミトコンドリア状態の指標の一つである膜電位を蛍光プロープでの検出系の確立する。陽子線マイクロビーム細胞照射装置SPICEの装置性能を活かし、より生物効果が高い5.1MeVヘリウムイオンのマイクロビームを実用化する。
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