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放射線抵抗性の腫瘍内低酸素分画をモニターする血中バイオマーカーの開発

研究課題

研究課題/領域番号 23K27546
補助金の研究課題番号 23H02855 (2023)
研究種目

基盤研究(B)

配分区分基金 (2024)
補助金 (2023)
応募区分一般
審査区分 小区分52040:放射線科学関連
研究機関京都大学

研究代表者

原田 浩  京都大学, 生命科学研究科, 教授 (80362531)

研究分担者 吉村 通央  京都大学, 医学研究科, 准教授 (40597936)
小林 稔  京都大学, 生命科学研究科, 特定助教 (40644894)
研究期間 (年度) 2023-04-01 – 2026-03-31
研究課題ステータス 交付 (2024年度)
配分額 *注記
18,720千円 (直接経費: 14,400千円、間接経費: 4,320千円)
2025年度: 6,370千円 (直接経費: 4,900千円、間接経費: 1,470千円)
2024年度: 5,850千円 (直接経費: 4,500千円、間接経費: 1,350千円)
2023年度: 6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円)
キーワードがん / 低酸素 / マーカー / 微小環境 / 増感
研究開始時の研究の概要

我々は、低酸素がん細胞が血中に分泌するタンパク質としてSPINK1を同定し、血漿内のSPINK1濃度がマウス移植腫瘍内の低酸素領域の量と相関することを見出した。また膵がん患者を対象にした予備検討で、血漿内SPINK1濃度が患者の予後不良と相関することを確認した。以上の結果は、血漿内SPINK1濃度を指標に“腫瘍低酸素の量”と“患者の予後”を予測できることを示している。この知見に基づいて本研究では、血漿内SPINK1濃度を指標に予後を予測する手法のProof-of-Concept(POC)の取得と、血漿内SPINK1濃度を測定する体外診断用医薬品の開発を目指して研究を展開する。

研究実績の概要

本研究の前に実施した一連の研究で申請者は、「腫瘍内低酸素領域に存在するがん細胞が、放射線治療を優位に生き残り、酸素・栄養環境の良い血管近傍に浸潤して、がんの再発を引き起こす」という再発メカニズムを解明してきた(Goto et al. Nature Commun. 2015; Nakashima et al. Sci Rep. 2017; Harada et al. Nature Commun. 2012; Zhu et al. Oncogene. 2013等)。また、低酸素誘導性転写因子HIF-1を活性化する新規遺伝子ネットワークや、HIF-1依存的に発現誘導され、がんの放射線抵抗性を惹起する低酸素誘導性遺伝子群を同定してきた(Zeng et al. Oncogene. 2015; Yeom et al. Oncotarget. 2017; Kobayashi et al. FEBS J. 2017; Koyasu et al. EMBO Rep. 2023; Chow et al. J Mol Biol. 2023等)。本研究ではその内の1因子(SPINK1)に着目し、その発現制御機構を解明することを目指して研究を展開した。
その成果として、SPINK1の発現が、急性低酸素刺激後(低酸素刺激を受けてから12~24時間程度)の間はHIF-1依存的に誘導される一方で、長期低酸素刺激後(低酸素刺激48~72時間程度)にはHIF-1非依存的な未知の機構によって誘導されることを見出した。また、この時、αケトグルタル酸依存性ジオキシゲナーゼファミリータンパク質の活性低下や、複製ストレス応答が、重要な役割を果たしている可能性を見出した。さらにSPINK1の発現を担う新規低酸素応答性転写因子のスクリーニング実験のために、SPINK1プロモーターの下流に緑色蛍光タンパク質EGFPのコーディング配列をノックインした細胞を独自に樹立して、当該責任因子を同定しつつある。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

HIF-1非依存的な放射線抵抗性機構を解明するモデルとしてSPINK1依存的経路を活用し、αケトグルタル酸依存性ジオキシゲナーゼファミリータンパク質の活性低下や、複製ストレス応答の重要性を新たに見出した。また、SPINK1の発現を担う新規低酸素応答性転写因子のスクリーニング実験を通じて、責任因子を同定しつつあることから、研究は順調に進展していると言える。

今後の研究の推進方策

がん放射線抵抗性を担う新たな遺伝子ネットワーク構成因子として、αケトグルタル酸依存性ジオキシゲナーゼファミリータンパクの同定、複製ストレス応答内で機能する因子の同定、SPINK1の発現を担う新規低酸素応答性転写因子の同定を進める。

報告書

(1件)
  • 2023 実績報告書
  • 研究成果

    (23件)

すべて 2024 2023 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (6件) (うち国際共著 1件、 査読あり 6件) 学会発表 (12件) (うち招待講演 10件) 図書 (2件) 備考 (1件) 産業財産権 (1件) (うち外国 1件)

  • [国際共同研究] University of Oxford(英国)

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [雑誌論文] Hypoxia- and Postirradiation Reoxygenation-induced HMHA1/ARHGAP45 expression contributes to cancer cell invasion in a HIF-dependent manner2024

    • 著者名/発表者名
      Peter W.T. LEE; Tatsuya SUWA; Minoru KOBAYASHI; Hui YANG; Lina R. KOSEKI; Satoshi TAKEUCHI; Christalle C.T. CHOW; Takaaki YASUHARA; Hiroshi HARADA
    • 雑誌名

      British Journal of Cancer

      巻: in press

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Whole-Body and Whole-Organ 3D Imaging of Hypoxia Using an Activatable Covalent Fluorescent Probe Compatible with Tissue Clearing2024

    • 著者名/発表者名
      Daichi M. Sakamoto; Iori Tamura; Bo Yi; Sho Hasegawa; Yutaro Saito; Naoki Yamada; Yoichi Takakusagi; Shimpei I. Kubota; Minoru Kobayashi; Hiroshi Harada; Kenjiro Hanaoka; Masayasu Taki; Masaomi Nangaku; Kazuki Tainaka; Shinsuke Sando
    • 雑誌名

      ACS Nano

      巻: 18 号: 6 ページ: 5176-5179

    • DOI

      10.1021/acsnano.3c12716

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Reductively convertible nickel phthalocyanine precursor as a biological thiol-responsive turn-on photoacoustic contrast agent2024

    • 著者名/発表者名
      Nogita K; Sugahara T; Miki K; Mu H; Kobayashi M; Harada H; Ohe K
    • 雑誌名

      Chemical Communications

      巻: 60 号: 11 ページ: 1472-1475

    • DOI

      10.1039/d3cc05628g

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] DDX5 enhances HIF‐1 activity by promoting the interaction of HIF‐1α with HIF‐1β and recruiting the resulting heterodimer to its target gene loci2024

    • 著者名/発表者名
      Yukari SHIRAI; Tatsuya SUWA; Minoru KOBAYASHI; Sho KOYASU; Hiroshi HARADA
    • 雑誌名

      Biology of the Cell

      巻: 116 号: 2

    • DOI

      10.1111/boc.202300077

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] AT workshop 2023 -A platform for discussing cutting-edge science in DNA damage signaling, repair, and human disorders-2023

    • 著者名/発表者名
      Takata M; Harada H
    • 雑誌名

      Genes to Cells

      巻: 28 号: 9 ページ: 642-645

    • DOI

      10.1111/gtc.13054

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] ZBTB2 is recruited to a specific subset of HIF-1 target loci to facilitate full gene expression under hypoxia2023

    • 著者名/発表者名
      Chow CCT; Kobayashi M; Kambe G; *Harada H
    • 雑誌名

      Journal of Molecular Biology

      巻: 435 号: 15 ページ: 168162-168162

    • DOI

      10.1016/j.jmb.2023.168162

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 酸素生物学で迫るがんの素顔2024

    • 著者名/発表者名
      原田浩
    • 学会等名
      信濃町Feather研究会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 腫瘍組織内の低酸素とは2024

    • 著者名/発表者名
      原田浩
    • 学会等名
      第1回統合放射線科学リトリート
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 低酸素バイオロジーを基盤とする放射線腫瘍生物学研究2023

    • 著者名/発表者名
      原田浩
    • 学会等名
      日本放射線影響学会 第66回学術大会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] ZBTB2, as a link between HIF-1-mediated hypoxia response and p53 deficiency in tumor growth2023

    • 著者名/発表者名
      Hiroshi HARADA
    • 学会等名
      isDDRHD2023
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 腫瘍組織内の慢性・急性低酸素環境を模倣する低酸素培養法の考察2023

    • 著者名/発表者名
      原田浩
    • 学会等名
      第96回日本生化学会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 酸素生物学で迫るがん細胞の特性2023

    • 著者名/発表者名
      原田浩
    • 学会等名
      次世代を担う若手のための フィジカル・ファーマフォーラム
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 低酸素生物学を基盤にした 「がんの放射線抵抗性の理解と克服」に関する研究2023

    • 著者名/発表者名
      原田浩
    • 学会等名
      第79回放射線科学研究会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] がんと酸素2023

    • 著者名/発表者名
      原田浩
    • 学会等名
      関東SSH
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Radioresistance of hypoxic tumor cells -importance of tumor hypoxia-2023

    • 著者名/発表者名
      Hiroshi HARADA
    • 学会等名
      UCLA- Kyoto University Online seminar series.
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 腫瘍内低酸素を指標とした“がんの早期発見”と“予後予測”を 可能にする血漿バイオマーカー2023

    • 著者名/発表者名
      原田浩
    • 学会等名
      AMED膵がんワークショップ
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] Tumor hypoxia as a predictor for radiation therapy2023

    • 著者名/発表者名
      Hiroshi HARADA
    • 学会等名
      Annual Meeting of European Society for Radiotherapy and Oncology 2023 (ESTRO2023)
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 変異KRAS分子標的薬と放射線治療の併用効果に対する 腫瘍内酸素環境の影響の考察2023

    • 著者名/発表者名
      原田浩
    • 学会等名
      日本癌学会シンポジウム・KRAS分子標的薬の開発
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 招待講演
  • [図書] 放射線治療学 改訂7版2023

    • 著者名/発表者名
      諏訪達也; 原田浩
    • 総ページ数
      28
    • 出版者
      南山堂
    • ISBN
      9784525270971
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [図書] がん・放射線療法 改訂第8版2023

    • 著者名/発表者名
      原田浩
    • 総ページ数
      6
    • 出版者
      学研
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [備考] 京都大学大学院生命科学研究科がん細胞生物学分野ホームページ

    • URL

      https://www.rbc.kyoto-u.ac.jp/cancer_biology/

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [産業財産権] 低酸素バイオマーカー及びその利2023

    • 発明者名
      諏訪達也、小林稔、原田浩
    • 権利者名
      諏訪達也、小林稔、原田浩
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2023
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 外国

URL: 

公開日: 2023-04-18   更新日: 2024-12-25  

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