高LET放射線と抗VEGF抗体の併用によるグリオーマ幹細胞制御機構の解明

2020 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 18H02770
• 研究機関: 奈良県立医科大学
• 研究代表者: 長谷川 正俊 奈良県立医科大学, 医学部, 教授 (50251111)
• 研究分担者: 小此木 範之 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 放射線医学総合研究所 重粒子線治療研究部, 医長(定常) (00750572) ; 大野 達也 群馬大学, 大学院医学系研究科, 教授 (10344061) ; 若月 優 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, QST病院 治療診断部, 部長 (40399449) ; 三浦 幸子 奈良県立医科大学, 医学部, 講師 (60597095) ; 森 英一朗 奈良県立医科大学, 医学部, 准教授 (70803659)
• 研究期間 (年度): 2018-04-01 – 2022-03-31
• キーワード: 高LET放射線 / 炭素イオン線 / 抗VEGF抗体 / 陽子線 / 神経膠腫 / 幹細胞

研究実績の概要

In vivoでの検討：平成30年度～令和元年度までの研究を継続して、上衣芽腫（p53野生型）をヌードマウス（BALB/c nu/nu）に移植して実験を行い、令和2年度は特に、①：抗VEGF抗体Bevacizumab 20mg/kg，②：X線照射 2Gy（150kV: 20mA: Hitachi），③：①＋②，④：炭素イオン線（290MeV/u, 6 cm-SOBP: QST）2Gy，⑤：①＋④について、増殖遅延、遺伝子発現（6時間後、48時間後、cDNAアレイ解析等）の比較を主体に再度の検討を行った。増殖遅延の検討では、⑤抗VEGF抗体・炭素イオン線併用群では、④炭素イオン線群に比して増殖が遅延する傾向を認めたが、有意な差を示すことはできなかった．cDNAアレイ解析では、②X線と④炭素イオン線の６時間後、48時間後では顕著な遺伝子発現の変化が見られ、②と④では異なる発現が見られたが、④と⑤の比較では顕著な変化は認められなかった。詳細な比較については次年度にさらに検討予定とした。
In vitroでの検討：高LET粒子線である炭素イオン線との比較検討の為、低LET粒子線の陽子線についても引き続き検討した。平成30年度～令和元年度に実施した陽子線照射とX線照射による生存率比較（コロニー形成法；悪性脳腫瘍細胞株U-251）では、陽子線の生物学的効果比（RBE）が従来の報告同様1.1-1.2程度であったことを踏まえ、令和2年度は、照射条件による影響を評価する実験を行った。治療用の陽子線照射装置（Sumitomo）による水平後方からの照射では、フラスコを垂直に静置するので、培地が十分に細胞を覆っていない時間帯が生じることが生存率に与える影響を検討したが、有意な変化は認めなかった。また、分担者の森との共同研究で、今後の粒子線照射研究にも応用可能と思われる新規オルガノイド作製プロトコールの開発［Front Neurosci 2020］、DNA損傷修復の評価［J Biol Chem 2020］、遺伝子発現制御機構の解明［FASEB J 2021］を進め、それらの成果を報告した。

現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

腫瘍の生着、増殖が予備実験に比して不良で、計画した予定数を確保できなくなり、腫瘍の移植を追加して一部の実験を行うことになったため。

今後の研究の推進方策

これまでの３年間の検討で抗VEGF抗体（bevacizumab）と高LET放射線（炭素イオン線）との併用効果について繰り返し検討を行い、炭素イオン線単独と比較して、増殖遅延や種々の遺伝子発現に多少の変化が生じている可能性が示唆されたが、有意な変化を明らかにすることはできていない。次年度には発現変動が示唆される遺伝子群のpathway解析、その他の解析を行って、幹細胞、細胞死、細胞生存、DNA修復、その他の関与についての検討を進める計画である。なお、高LET粒子線（炭素イオン線）との比較の為に、低LET粒子線（陽子線）の生物効果についてもさらに検討を進める計画である。

研究成果

• [雑誌論文] Brainstem Organoids From Human Pluripotent Stem Cells (2020)
  • 著者名/発表者名: Eura N, Matsui TK, Luginbuhl J, Matsubayashi M, Nanaura H, Shiota T, Kinugawa K, Iguchi N, Kiriyama T, Zheng C, Kouno T, Lan YJ, Kongpracha P, Wiriyasermkul P, Sakaguchi YM, Nagata R, Komeda T, Morikawa N, Kitayoshi F, Jong M, Kobashigawa S, Nakanishi M, Hasegawa M, Saito Y, Shiromizu T, Mori E, et al.
  • 雑誌名: Frontiers in Neuroscience 巻: 14 ページ: -
  • DOI: 10.3389/fnins.2020.00538
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Inhibition of the ATR kinase enhances 5-FU sensitivity independently of nonhomologous end-joining and homologous recombination repair pathways (2020)
  • 著者名/発表者名: Ito Soichiro S.、Nakagawa Yosuke、Matsubayashi Masaya、Sakaguchi Yoshihiko M.、Kobashigawa Shinko、Matsui Takeshi K.、Nanaura Hitoki、Nakanishi Mari、Kitayoshi Fumika、Kikuchi Sotaro、Kajihara Atsuhisa、Tamaki Shigehiro、Sugie Kazuma、Kashino Genro、Takahashi Akihisa、Hasegawa Masatoshi、Mori Eiichiro、Kirita Tadaaki
  • 雑誌名: Journal of Biological Chemistry 巻: 295 ページ: 12946～12961
  • DOI: 10.1074/jbc.RA120.013726
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] 27‐Hydroxycholesterol regulates human SLC22A12 gene expression through estrogen receptor action (2020)
  • 著者名/発表者名: Matsubayashi M, Sakaguchi YM, Sahara Y, Nanaura H, Kikuchi S, Asghari A, Bui L, Kobashigawa S, Nakanishi M, Nagata R, Matsui TK, Kashino G, Hasegawa M, Takasawa S, Eriguchi M, Tsuruya K, Nagamori S, Sugie K, Nakagawa T, Takasato M, Umetani M, Mori E.
  • 雑誌名: The FASEB Journal 巻: 35 ページ: -
  • DOI: 10.1096/fj.202002077R
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著