正常機能を有するミトコンドリアDNAは放射線耐性に必要か

2017 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 16K15571
• 研究機関: 東京医科大学
• 研究代表者: 福本 学 東京医科大学, 医学部, 特任教授 (60156809)
• 研究分担者: 桑原 義和 東北医科薬科大学, 医学部, 准教授 (00392225) ; 鈴木 正敏 東北大学, 災害復興新生研究機構, 助教 (60515823) ; 富田 和男 鹿児島大学, 医歯学域歯学系, 助教 (60347094)
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2018-03-31
• キーワード: がん細胞 / 放射線療法 / 化学療法 / 交叉耐性 / ミトコンドリア / ミトコンドリア欠失細胞 / 分割照射 / エピジェネティクス

研究実績の概要

親細胞に比較してCRR細胞では、mtDNAコピー数減少、ATP量の減少、ミトコンドリアの鉄輸送に預かるmitoferrinの発現減少がみられた。さらにマイクロRNAのアレイ解析を行ったところ、CRR細胞においてmiR7-5pの発現亢進を認めた。miR7-5pの標的遺伝子を検索したところ、mitoferrinを含む複数のミトコンドリア関連遺伝子が含まれていた。mtDNAを欠失させたHeLa-ρ0およびSAS-ρ0細胞でATP量が減少していることも明らかとなった。そのため、CRR形質へのミトコンドリアの関与について検討を行うこととした。ρ0細胞では、ミトコンドリアに局在し抗酸化作用を有するMnSOD遺伝子の発現亢進が明らかとなった。しかしMnSOD以外の抗酸化酵素群の遺伝子発現については、親細胞に比べて両ρ0細胞で一定の傾向を示さなかった。酸化ストレスに対する感受性を調べたところ、活性酸素種のひとつである過酸化水素(H2O2)に対してρ0細胞が親細胞株に比べて高感受性を示した。ところが、H2O2を分解するカタラーゼ活性はρ0細胞の方が親株よりも高かった。また、ATPのエネルギーを用い細胞膜上のイオン交換に関与するATPaseの発現にも変化が見られた。そこで、細胞膜の膜電位を測定したところ、ρ0細胞においては細胞膜電位が減少していた。H2O2処理後の細胞内H2O2量の動きをHYDROPにて解析したところ、親株に比べ、ρ0細胞の内在性H2O2量の上昇するタイミングが早いことが判明した。以上から、ρ0細胞における酸化ストレスに対する感受性の増加は、内在性のカタラーゼ活性よりも細胞膜状態の違いによることが明らかとなった。

研究成果

• [雑誌論文] Clinically relevant radioresistant cell line: a simple model to understand cancer radioresistance (2017)
  • 著者名/発表者名: Kuwahara Yoshikazu、Roudkenar Mehryar Habibi、Urushihara Yusuke、Saito Yohei、Tomita Kazuo、Roushandeh Amaneh Mohammadi、Sato Tomoaki、Kurimasa Akihiro、Fukumoto Manabu
  • 雑誌名: Medical Molecular Morphology 巻: 50 ページ: 195～204
  • DOI: 10.1007/s00795-017-0171-x
  • 査読あり
• [雑誌論文] Sensitivity of mitochondrial DNA depleted ρ0 cells to H2O2 depends on the plasma membrane status (2017)
  • 著者名/発表者名: Tomita K, Kuwahara Y, Takashi Y, Tsukahara T, Kurimasa A, Fukumoto M, Nishitani Y, Sato T
  • 雑誌名: Biochem Biophys Res Commun 巻: 490 ページ: 330-335
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2017.06.044
  • 査読あり
• [雑誌論文] TRPV4-dependent induction of a novel mammalian cold-inducible protein SRSF5 as well as CIRP and RBM3. (2017)
  • 著者名/発表者名: Fujita T, Higashitsuji H, Higashitsuji H, Liu Y, Itoh K, Sakurai T, Kojima T, Kandori S, Nishiyama H, Fukumoto M, Fukumoto M, Shibasaki K, Fujita J
  • 雑誌名: Sci Rep 巻: 7 ページ: 2295
  • DOI: 10.1038/s41598-017-02473-x
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Lysophosphatidylcholine export by human ABCA7 (2017)
  • 著者名/発表者名: Tomioka A, Toda Y, Manucatc NB, katsu H, Fukumoto M, Kono N, Arai H, Kioka N, Uedaa K
  • 雑誌名: BBA Mol Cell Biol Lipids 巻: 1862 ページ: 658-665
  • DOI: 10.1016/j.bbalip.2017.03.012
  • 査読あり
• [雑誌論文] 2Gy/日のX線分割照射に抵抗性を示すがん細胞の樹立と解析 (2017)
  • 著者名/発表者名: 桑原義和、富田和男、漆原佑介、齋藤陽平、佐藤友昭、栗政明弘、福本学
  • 雑誌名: 東北医科薬科大学研究誌 巻: 64 ページ: 39-48
  • DOI: 10.1177/1010428317717718
• [雑誌論文] ミトコントドリア障害細胞における酸化ストレス感受性と細胞膜動態 (2017)
  • 著者名/発表者名: 富田和男、桑原義和、高裕子、並河英紀、西谷佳浩、漆原佑介、山西沙祐里、古川みなみ、宮脇正一、栗 政明弘、福本学、佐藤友昭
  • 雑誌名: 東北医科薬科大学研究誌 巻: 64 ページ: 49-55
• [学会発表] 治療耐性がん細胞における過酸化水素耐性メカニズムの解析 (2017)
  • 著者名/発表者名: 富田和男、桑原義和、高裕子、並河英紀、塚原飛央、古川みなみ、田中康一、漆原佑介、北中 純一、北中 順惠、栗政明弘、西谷佳浩、宮 脇 正一、西山 信好、竹村 基彦、福本学、佐藤 友昭
  • 学会等名: 第70回日本薬理学会西南部会
• [学会発表] CRR細胞における過酸化水素耐性メカニズムの解析 (2017)
  • 著者名/発表者名: 富田和男、桑原義和、高裕子、五十嵐健人、漆原佑介、山西沙祐里、宮脇 正一、栗政明弘、西谷佳浩、福本学、佐藤 友昭
  • 学会等名: 第3回治療耐性がん細胞研究協議会 セミナー