多細胞スフェロイド系を用いた放射線抵抗性低酸素性細胞の出現調節機構の研究

1999 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 10470399
• 研究機関: 東京医科歯科大学
• 研究代表者: 佐々木 武仁 東京医科歯科大学, 歯学部, 教授 (90013896)
• 研究分担者: 三浦 雅彦 東京医科歯科大学, 歯学部, 助手 (10272600)
• キーワード: 放射線抵抗性 / スフェロイド / アポトーシス / IGF-IR / 低酸素性細胞 / 神経膠芽腫細胞

研究概要

多くの実験腫瘍における放射線抵抗性の低酸素性細胞分画の大きさは、腫瘍によって大きく異なり、アポトーシス発現様式等の腫瘍細胞の遺伝学的性質に依存することを強く疑わせる。最近、Insulin-like Growth Factor-I Receptor(IGF-IR)の過剰発現がヒト乳癌の放射線治療における抵抗性と関係する事を示唆する報告がなされ、また我々はマウス線維芽細胞においてIGF-IRの発現によって起こるシグナルトランスダクションが放射線照射後のアポトーシスの発現阻害と関連することを見いだした。本研究では、この様な背景から悪性腫瘍における低酸素性細胞の出現動態とIGF-IR発現との関係、更にこれらに関連するエネルギー代謝との関連性、放射線治療における低酸素性細胞の克服方法を調べることを目的としている。前年度までに、ヒト神経膠芽腫細胞GB A7を用い、ヒトIGF-IRcDNAを含むプラスミドをtransfectした細胞(A7(R))、puromycin耐性遺伝子を含むプラスミドをco-transfectした細胞(A7(puro))の両者の細胞を作成して、A7(R)細胞における、IGF-IRの発現状況を分析したところ、A7(puro)にくらべて約8倍のレセプター発現があり、さらに強い細胞内伝達信号があることから、A7(R)細胞ではIGF-IRの過剰発現が機能していることが確認された。本年度は両細胞を用いた実験から、次のことが明らかにされた。(1)対数増殖期の単層培養においては、両細胞は等しい増殖速度を示したが、軟寒天培養ではA7(R)の方が有意に高いコロニー形成能を示した。(2)スフェロイドにおいては、A7(R)のスフェロイドの方が、A7(puro)のそれよりも、有意に成長が早かった。また、静置培養法と旋回培養法の2種類のスフェロイドの構築方法に関わらず、A7(puro)のスフェロイドでは、viable rimと中心壊死層が観察されたのに対し、A7(R)のスフェロイドでは、A7(puro)での中心壊死部に対応する部分はintactな細胞で占められていた。このことは、IGF-IRの細胞死抑制効果が固形悪性腫瘍で大きい可能性を示唆している。(3)単層培養における放射線感受性は、両細胞で差は見られず、静置培養法によるスフェロイドの細胞の放射線感受性においても、両細胞での差はみられなかった。しかし、旋回培養法によるスフェロイドでは、A7(R)のスフェロイドの方がA7(puro)のそれにおけるよりも高い細胞放射線感受性を示した。この結果は予想に反したもので、固形悪性腫瘍の治療方法に示唆をあたえる重要な所見と考えられる。

研究成果

• [文献書誌] Masahiko Miura: "Detection of chromatin-bound PCNA in mammalian cells and its use to study DNA excision repair."J Radiat Res. 40. 1-12 (1999)
• [文献書誌] Masahiko Miura, Takehito Sasaki: "Differential effects of the insulin-like growth factor I receptor on radiosensitivity and spontaneous necrosis formation of human"Exptl Cell Res. 250. 99-111 (1999)
• [文献書誌] 佐々木武仁: "化学療法併用放射線療法の生理学的基礎"日放腫会誌. 10. 195-204 (1999)
• [文献書誌] 三浦雅彦: "PCNA と DNA 修復"放射線生物研究. 33. 265-281 (1999)
• [文献書誌] 佐々木武仁: "Chemoradiotherapy の生理学的基礎"肺癌の臨床. 2. 5-14 (1999)
• [文献書誌] 佐々木武仁: "放射線治療における QOL 評価方法"癌の臨床. 45. 311-313 (1999)
• [文献書誌] Miura Masahiko: "Method in Molecular Biology, Vol.113: DNA Repair Protocols; Eukaryotic Systems, D.S. Henderson ed"Human Press Inc., Totowa, NJ, U.S.A. 6 (1999)
• [文献書誌] 佐々木武仁: "放射線療法[最新口腔外科学 第4版] 塩田重利 他編"医歯薬出版、東京. 12 (1999)