放射線被ばくが主要臓器に及ぼす影響に迫る「遺伝子改変動物を用いた時空間解析」

• 研究領域: 宇宙からひも解く新たな生命制御機構の統合的理解
• 研究課題/領域番号: 16H01640
• 研究種目: 新学術領域研究(研究領域提案型)
• 配分区分: 補助金
• 審査区分: 複合領域
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 原田 浩 京都大学, 放射線生物研究センター, 教授 (80362531)
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2018-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2017年度)
• 配分額: 6,240千円 (直接経費: 4,800千円、間接経費: 1,440千円); 2017年度: 3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円); 2016年度: 3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円)
• キーワード: 放射線 / DNA損傷 / 遺伝子改変動物 / 宇宙放射線 / 光イメージング

研究実績の概要

１．概日リズム制御機構と放射線感受性/抵抗性制御機構のクロストーク：
細胞の放射線抵抗性を誘導する遺伝子としてhypoxia-inducible factor 1が、また生体の概日リズムを制御する遺伝子としてPeriod 2（PER2）が知られている。我々は、PER2がHIF-1を活性化するメカニズムを解明し、両機構の機能的クロストークの実態を捉えた（Kobayashi et al. FEBS J. 2017.）。従来より、HIF-1活性は主にその主要制御サブユニットHIF-1α蛋白質の安定性に依存していることが知られていた。しかし我々は、PER2がHIF-1α蛋白質の安定性には影響を及ぼさず、HIF-1αとHIF-1βで構成されるヘテロダイマーHIF-1を、DNA上のエンハンサー領域にリクルートする活性を持つことを見出した（Figure 1）。この成果は、HIF-1活性の制御における新たなメカニズムを明らかにしたのみならず、概日リズム（生体のリズム）が生体の放射線感受性を左右する可能性を示した点で大きな意義を持っている。
２．遺伝子改変マウスの作製：
①DNA二重鎖切断を可視化するための遺伝子改変マウスと、②細胞の放射線感受性を左右する組織内低酸素環境を可視化するための遺伝子改変マウスを樹立するため、2つのターゲティングベクターを構築した。そして各ベクターをRosa26用guide RNA、およびCas9発現ベクターと共にマイクロインジェクトし、genotypingを行うことによって、目的どおりの遺伝子改変マウスを作成することに成功した。

現在までの達成度 (段落)

29年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

29年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [国際共同研究] オックスフォード大学(英国)
• [国際共同研究] University of Oxford/Imperial College London(英国)
• [雑誌論文] HIF-1 maintains a functional relationship between pancreatic cancer cells and stromal fibroblasts by upregulating expression and secretion of Sonic hedgehog (2018)
  • 著者名/発表者名: Katagiri Tomohiro、Kobayashi Minoru、Yoshimura Michio、Morinibu Akiyo、Itasaka Satoshi、Hiraoka Masahiro、Harada Hiroshi
  • 雑誌名: Oncotarget 巻: 9 号: 12 ページ: 10525-10535
  • DOI: 10.18632/oncotarget.24156
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Regulatory mechanisms of hypoxia-inducible factor 1 activity: Two decades of knowledge (2018)
  • 著者名/発表者名: Koyasu Sho、Kobayashi Minoru、Goto Yoko、Hiraoka Masahiro、Harada Hiroshi
  • 雑誌名: Cancer Science 巻: 109 号: 3 ページ: 560-571
  • DOI: 10.1111/cas.13483
  • NAID: 120006454672
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] A circadian clock gene, PER2, activates HIF-1 as an effector molecule for recruitment of HIF-1α to promoter regions of its downstream genes (2017)
  • 著者名/発表者名: Kobayashi Minoru、Morinibu Akiyo、Koyasu Sho、Goto Yoko、Hiraoka Masahiro、Harada Hiroshi
  • 雑誌名: The FEBS Journal 巻: 284 号: 22 ページ: 3804-3816
  • DOI: 10.1111/febs.14280
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] The emerging roles of the ubiquitination/deubiquitination system in tumor radioresistance regarding DNA damage responses, cell cycle regulation, hypoxic responses, and antioxidant properties: Insight into the development of novel radiosensitizing strategies (2017)
  • 著者名/発表者名: Goto Yoko、Koyasu Sho、Kobayashi Minoru、Harada Hiroshi
  • 雑誌名: Mutation Research/Fundamental and Molecular Mechanisms of Mutagenesis 巻: 803-805 ページ: 76-81
  • DOI: 10.1016/j.mrfmmm.2017.07.007
  • 査読あり
• [雑誌論文] UCHL1-HIF-1 axis-mediated antioxidant property of cancer cells as a therapeutic target for radiosensitization (2017)
  • 著者名/発表者名: Nakashima Ryota、Goto Yoko、Koyasu Sho、Kobayashi Minoru、Morinibu Akiyo、Yoshimura Michio、Hiraoka Masahiro、Hammond Ester M.、Harada Hiroshi
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 7 号: 1 ページ: 6879-6879
  • DOI: 10.1038/s41598-017-06605-1
  • NAID: 120006355750
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] pH-Responsive near-infrared fluorescent cyanine dyes for molecular imaging based on pH sensing (2017)
  • 著者名/発表者名: Miki Koji、Kojima Kentaro、Oride Kazuaki、Harada Hiroshi、Morinibu Akiyo、Ohe Kouichi
  • 雑誌名: Chemical Communications 巻: 53 号: 55 ページ: 7792-7795
  • DOI: 10.1039/c7cc03035e
  • 査読あり
• [雑誌論文] HIF-1-mediated suppression of mitochondria electron transport chain function confers resistance to lidocaine-induced cell death (2017)
  • 著者名/発表者名: Okamoto Akihisa、Sumi Chisato、Tanaka Hiromasa、Kusunoki Munenori、Iwai Teppei、Nishi Kenichiro、Matsuo Yoshiyuki、Harada Hiroshi、Takenaga Keizo、Bono Hidemasa、Hirota Kiichi
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 7 号: 1 ページ: 3816-3816
  • DOI: 10.1038/s41598-017-03980-7
  • NAID: 120006364104
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] HIF-1とがんの代謝 (2017)
  • 著者名/発表者名: 原田浩
  • 雑誌名: 実験医学 巻: 35 ページ: 1586-1592
• [雑誌論文] がん特異的グルコース代謝経路による放射線抵抗性と放射線治療増感への展開 (2017)
  • 著者名/発表者名: 後藤容子、中島良太、原田浩
  • 雑誌名: 放射線生物研究 巻: 52 ページ: 277-290
  • NAID: 40021362518
  • 査読あり
• [雑誌論文] Hypoxia-inducible factor 1 promotes chemoresistance of lung cancer by inducing carbonic anhydrase IX espression (2017)
  • 著者名/発表者名: Sowa T, Menju T, Chen-Yoshikawa TF, Takahashi K, Nishikawa S, Nakanishi T, Shikuma K, Motoyama H, Hijiya K, Aoyama A, Sato T, Sonobe M, Harada H, Date H
  • 雑誌名: Cancer Medicine 巻: 6 号: 1 ページ: 288-297
  • DOI: 10.1002/cam4.991
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Cigarette smoke reversibly activates hypoxia-inducible factor 1 in a reactive oxygen species-dependent manner (2016)
  • 著者名/発表者名: Daijo H, Hoshino Y, Kai S, Suzuki K, Nishi K, Matsuo Y, Harada H, Hirota K
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 6 号: 1 ページ: 34424-34424
  • DOI: 10.1038/srep34424
  • NAID: 120005850269
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] LY6E: a conductor of malignant tumor growth through modulation of the PTEN/PI3K/Akt/HIF-1 axis (2016)
  • 著者名/発表者名: Harada H et al.
  • 雑誌名: Oncotarget 巻: 7(40) 号: 40 ページ: 65837-65848
  • DOI: 10.18632/oncotarget.11670
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] VHL-deficient renal cancer cells gain resistance to mitochondria-activating apoptosis inducers by activating AKT through the IGF1R-PI3K pathway (2016)
  • 著者名/発表者名: Yamaguchi R, Harada H, Hirota K
  • 雑誌名: Tumor Biology 巻: 37 号: 10 ページ: 13295-13306
  • DOI: 10.1007/s13277-016-5260-2
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Hypoxia-inducible factor 1-mediated characteristic features of cancer cells for tumor radiaresistance. (2016)
  • 著者名/発表者名: *Harada H.
  • 雑誌名: J Radiat Res 巻: 印刷中 号: S1 ページ: 99-99
  • DOI: 10.1093/jrr/rrw012
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Potent anti-tutor effects of EGFR-targeted hybrid peptide on mice bearing liver metastases (2016)
  • 著者名/発表者名: Gaowa A, Horibe T, Kohno M, Harada H, Hiraoka M, Kawakami K
  • 雑誌名: Clin Exp Metastasis 巻: 33 号: 1 ページ: 87-95
  • DOI: 10.1007/s10585-015-9760-z
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Evaluation of Tumor-associated Stroma and Its Relationship with Tumor Hypoxia Using Dynamic Contrast-enhanced CT and 18F Misonidazole PET in Murine Tumor Models. (2016)
  • 著者名/発表者名: Koyasu, S., Tsuji, Y., Harada, H., Nakamoto, Y., Nobashi, T., Kimura, H., Sano, K., Koizumi, K., Hamaji, M., Togashi, K.
  • 雑誌名: Radiology. 巻: 278 号: 3 ページ: 734-41
  • DOI: 10.1148/radiol.2015150416
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] H3K9me3 facilitates hypoxia-induced p53-dependent apoptosis through repression of APAK. (2016)
  • 著者名/発表者名: Olcina MM, Leszczynska K, Senra JM, Isa N, Harada H, Hammond EM.
  • 雑誌名: Oncogene 巻: 35 号: 6 ページ: 793-799
  • DOI: 10.1038/onc.2015.134
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [学会発表] 照準を合わせろ！ がんに対する放射線治療の現状と課題. (2018)
  • 著者名/発表者名: 原田浩
  • 学会等名: 第13回京都大学附置研究所・センターシンポジウム
  • 招待講演
• [学会発表] Hypoxic Microenvironments in Malignant Solid Tumors (2018)
  • 著者名/発表者名: Harada H
  • 学会等名: International Mini-symposium on Organs under Stress
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] がん・低酸素・HIF-1 (2018)
  • 著者名/発表者名: 原田浩
  • 学会等名: 国立京都医療センター臨床研究センター特別講演会
  • 招待講演
• [学会発表] 腫瘍内微小環境と放射線感受性・抵抗性 (2018)
  • 著者名/発表者名: 原田浩
  • 学会等名: JASTRO第8回放射線生物学セミナー
  • 招待講演
• [学会発表] 細胞の低酸素応答を担う新規遺伝子の作用機序と機能 (2017)
  • 著者名/発表者名: 原田浩
  • 学会等名: ConBio2017
  • 招待講演
• [学会発表] がんに対する放射線治療の現状・課題・私たちの取り組み；低酸素バイオロジーの視点から (2017)
  • 著者名/発表者名: 原田浩
  • 学会等名: 富山大学医歯薬総合研究科特別講演会
  • 招待講演
• [学会発表] How can we overcome tumor radioresistance; lessons from hypoxia biology (2017)
  • 著者名/発表者名: Harada H
  • 学会等名: The 1st isRTB
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] がんに対する放射線治療の現状と課題 (2017)
  • 著者名/発表者名: 原田浩
  • 学会等名: 知の拠点セミナー
  • 招待講演
• [学会発表] Radioresistance of Cancer Cells; Lessons from HIF-1 Biology (2017)
  • 著者名/発表者名: 原田浩
  • 学会等名: 放射線生物学セミナー in Gifu
  • 招待講演
• [学会発表] HIF-1バイオロジーで迫るがんの放射線抵抗性 (2017)
  • 著者名/発表者名: 原田浩
  • 学会等名: 若手放射線生物研究専門研究会
  • 招待講演
• [学会発表] HIF-1の生物学：基礎研究から創薬研究への展開 (2017)
  • 著者名/発表者名: 原田浩
  • 学会等名: 新規分子標的治療薬創薬に向けた大学発ベンチャー基盤の確立シンポジウム
  • 招待講演
• [学会発表] がんの悪性進展と治療抵抗性を担うHIF-1を中心とする遺伝子ネットワーク (2017)
  • 著者名/発表者名: 原田浩
  • 学会等名: 第5回低酸素研究会
  • 招待講演
• [学会発表] がん細胞のグルコース代謝 (2017)
  • 著者名/発表者名: 原田浩
  • 学会等名: 第19回京都大学大学院生命科学研究科シンポジウム
  • 招待講演
• [学会発表] Tumor hypoxia; an imaging and therapeutic target of interest for innovative radiation therapy (2017)
  • 著者名/発表者名: Harada H
  • 学会等名: The 3rd Bordeaux-Kyoto Symposium
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 悪性固形腫瘍内の低酸素環境 -放射線生物学の視点から- (2017)
  • 著者名/発表者名: 原田浩
  • 学会等名: 日本放射線腫瘍学会 第46回 放射線による制癌シンポジウム
  • 招待講演
• [学会発表] HIF-1を中心とする活性酸素ストレス応答の分子基盤と機能 (2016)
  • 著者名/発表者名: 原田浩
  • 学会等名: 日本放射線影響学会第59回大会
  • 発表場所: 広島
  • 年月日: 2016-10-26
  • 招待講演
• [学会発表] Function of the UCHL1-HIF-1 Axis in Distant Metastasis and Radioresistance of Cancer Cells (2016)
  • 著者名/発表者名: Hiroshi Harada
  • 学会等名: International Symposium of Radiation Biology Center, Kyoto University
  • 発表場所: Kyoto
  • 年月日: 2016-09-01
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Radioresistance of Cells; Lessons from HIF-1 Biology (2016)
  • 著者名/発表者名: Hiroshi Harada
  • 学会等名: Annual Meeting of Association for Radiation Research 2016
  • 発表場所: Leicester, UK
  • 年月日: 2016-06-27
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Hypoxia; a Potent Inducer of Radioresistance of Cells (2016)
  • 著者名/発表者名: Hiroshi Harada
  • 学会等名: The 2nd KU RBC-CEA Joint Workshop
  • 発表場所: Kyoto
  • 年月日: 2016-04-11
  • 国際学会 / 招待講演
• [図書] 放射線医科学 (2016)
  • 著者名/発表者名: 原田浩
  • 総ページ数: 189
  • 出版者: 医療科学社
• [備考] 京都大学放射線生物研究センターがん細胞生物学分野ホームページ
  • URL: http://www.rbc.kyoto-u.ac.jp/cancer_biology/
• [備考] 京都大学放射線生物研究センターがん細胞生物学分野ホームページ
  • URL: http://radiotherapy.kuhp.kyoto-u.ac.jp/biology/index.html
• [学会・シンポジウム開催] The 33rd International Symposium of Radiation Biology Center, Kyoto University (2017)