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

2000 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, 大学院・医歯学総合研究科, 教授 (90013896)
• 研究分担者: 三浦 雅彦 東京医科歯科大学, 大学院・医歯学総合研究科, 助教授 (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 / ノックアウトマウス

研究概要

IGF-Iノックアウトマウス胎児から樹立された繊維芽細胞の(R-)細胞と,この細胞にヒトIGF-IRcDNAをtransfectして過剰発現させた細胞(R+)の増殖速度を比べると、倍加時間は前者で18.0±0.7h,後者で11.8±1.2hと(R+)細胞の方が有意に短く、IGF-I発現は明らかな増殖促進作用を示した。
両細胞の放射線感受性を、コロニー形成能を指標にした線量・細胞生存率曲線について調べると、(R+)細胞は明らかに(R-)細胞より放射線抵抗性を示し、同じ生存率を表すのに必要なX線線量は約2倍異なることが明らかになった。(R+)細胞の細胞死抑制の分子的機構について検討すると、IGF-IR非存在下ではInitiator caspaseであるcaspase-8とcaspase-9が共に活性化され、それがIGF-IRの発現により強力に抑制されることが明らかにされた。
IGF-IRの発現の有無によって低酸素下での細胞放射線感受性がどのように修飾されるかを検討するために、酸素分圧3mmHg以下の低酸素チェンバー内で培養を続けると(R-)細胞の方が(R+)細胞より早期にコロニー形成能を消失し、50%細胞生存率を示すのは、(R-)細胞で約13時間、 (R+)細胞で約25時間であった。色素排除能で見た生細胞カウントでも(R-)細胞数は、早期に減少した。正酸素下でのX線照射では、(R-)細胞の方が(R+)細胞より放射線感受性を示し、50%細胞生存率を示す線量(LD50)は約2倍異なるが、低酸素下でX線照射を行い、コロニー形成法にて線量と細胞生存率との関係を調べると、両細胞とも正酸素下の場合に比べて放射線抵抗性を示す。この場合にも(R-)細胞は、(R+)細胞より放射線高感受性を示し、LD50は約2倍異なった。照射後、さらに低酸素下で24時間培養を続けた後にcell platingをすると、(R+)細胞の生存率は、照射後直ちにcell platingをしたものと比べて変わらないが、(R-)細胞の生存率は、高線量域で低下した。以上の結果からIGF-IRは低酸素下において、放射線非照射細胞のsurvival factorとして機能するばかりでなく、放射線照射細胞に対しても、おそらく別の機構によりsurvival factorとして機能することが示唆された。

研究成果

• [文献書誌] Watanabe H,Miura M,Sasaki T: "Differential effects of the insulin-like growth factor I receptor on radiosensitivity and spontaneous necrosis formation of human glioblastoma cells grwon in multicellular spheroids."Exptl Cell Res. 250. 99-111 (1999)
• [文献書誌] Miura M,Watanabe H,Okochi K,Sasaki T,Shibuya H: "Biological response to ionizing radiation in mouse fibroblasts with a targeted disruption of the DNA polymerase gene"Radiat.Res.. 153. 778-780 (2000)
• [文献書誌] 三浦雅彦,渡辺裕,大河内清,佐々木武仁: "細胞増殖因子の発現と放射線抵抗性との関係 -I型インスリン様増殖因子レセプター遺伝子ノックアウトモデルからの考察"癌の臨床. 46(3). 227-231 (2000)
• [文献書誌] 大川智彦,佐々木武仁 他7名: "放射線治療におけるQOL評価法の確立に関する研究 -頭頸部癌患者-."日放腫会誌. 12. 395-398 (2000)
• [文献書誌] Miura M,Watanabe H,Sasaki T Et al: "Dynamic changes in subnuclear HP95 location during the cell cycle and its spatial relationship with DNA replication foci"Exptl Cell Res. 263. 202-208 (2001)
• [文献書誌] Sasaki T: "Recent reappraisal on the effect of radiation in the low dose domain. In "Oral and Maxillofacial Radiology Today""H.Fuchihata ed.,Elsevier Science B.V.. 6 (2000)