放射線抵抗性がん細胞の克服を目指した長期的かつ網羅的な生細胞モニタリング

2021 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 19K12326
• 研究機関: 東北医科薬科大学
• 研究代表者: 桑原 義和 東北医科薬科大学, 医学部, 准教授 (00392225)
• 研究分担者: 栗政 明弘 東北医科薬科大学, 医学部, 教授 (80343276) ; 佐藤 友昭 鹿児島大学, 医歯学域歯学系, 教授 (10284887) ; 富田 和男 鹿児島大学, 医歯学域歯学系, 講師 (60347094)
• 研究期間 (年度): 2019-04-01 – 2022-03-31
• キーワード: 生細胞イメージング / タイムラプス / 細胞死 / X線 / 放射線抵抗性細胞 / histone H2B EGFP細胞 / がん細胞 / 核の形態変化

研究実績の概要

X線照射した個々のがん細胞を1週間のタイムラプスを通して、その挙動を明らかにした研究はこれまでにない。昨年度からの条件検討の結果、ZEISS Celldiscoverer 7及びZEISS LSM800(共焦点レーザー顕微鏡)を用いて、恒温培養器内とほぼ同じ条件下で、最長10日間のタイムラプス解析が実施できるようになった。しかし、ZEISS Celldiscoverer 7及びZEISS LSM800では位相差像を取得することができないため、細胞核の形態変化が判別しにくいという問題点があった。細胞核の形態変化はどのような細胞死が生じているのかを判別する上で、とても重要な情報である。この問題点を克服するため、細胞核をEnhanced Green Fluorescent Protein (EGFP)で可視化できる細胞(HeLa-histone H2B EGFP及びU-2 OS-histone H2B EGFP)を用いて解析を進めた。さらに、放射線抵抗性細胞はどのような要因でX線に抵抗性を示すのかを形態学的な視点から明らかにする目的で、HeLa-histone H2B EGFP細胞及びU-2 OS-histone H2B EGFP細胞から、臨床的放射線抵抗性(clinically relevant radioresistant; CRR)細胞の樹立に取り組んだ。CRR細胞は標準的放射線療法である2 Gy/日のX線分割照射に抵抗性を示す細胞である。タイムラプスの結果、X線照射後、24時間以内では親株及びCRR細胞で細胞死の誘発は見られなかった。その後、親株では時間経過と共に、断続的に細胞死が生じたのに対して、CRR細胞では細胞死の誘発はほとんど見られなかった。今後、細胞死頻度と照射後の時間との関係を定量的に明らかにしていくとともに、細胞周期に違いがみられるのかを解析する予定である。

研究成果

• [雑誌論文] Tumor radioresistance caused by radiation-induced changes of stem-like cell content and sub-lethal damage repair capability (2022)
  • 著者名/発表者名: Fukui Roman、Saga Ryo、Matsuya Yusuke、Tomita Kazuo、Kuwahara Yoshikazu、Ohuchi Kentaro、Sato Tomoaki、Okumura Kazuhiko、Date Hiroyuki、Fukumoto Manabu、Hosokawa Yoichiro
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 12 ページ: －
  • DOI: 10.1038/s41598-022-05172-4
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Pharmacological Targeting of Ferroptosis in Cancer Treatment (2021)
  • 著者名/発表者名: Valashedi Mehdi Rabiee、Nikoo Amirsadegh、Najafi-Ghalehlou Nima、Tomita Kazuo、Kuwahara Yoshikazu、Sato Tomoaki、Roushandeh Amaneh Mohammadi、Roudkenar Mehryar Habibi
  • 雑誌名: Current Cancer Drug Targets 巻: 21 ページ: －
  • DOI: 10.2174/1568009621666211202091523
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Extracellular vesicles derived from radioresistant oral squamous cell carcinoma cells contribute to the acquisition of radioresistance via the miR‐503‐3p‐BAK axis (2021)
  • 著者名/発表者名: K Yamana,J Inoue,R Yoshida,J Sakata,H Nakashima,H Arita,S Kawaguchi,S Gohara,Y Nagao,H Takeshita,M Maeshiro,R Liu,Y Matsuoka,M Hirayama,K Kawahara,M Nagata,A Hirosue,R Toya,R Murakami,Y Kuwahara,M Fukumoto,H Nakayama
  • 雑誌名: Journal of Extracellular Vesicles 巻: 10 ページ: －
  • DOI: 10.1002/jev2.12169
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Decreased mitochondrial membrane potential is an indicator of radioresistant cancer cells (2021)
  • 著者名/発表者名: Kuwahara Yoshikazu、Tomita Kazuo、Roudkenar Mehryar Habibi、Roushandeh Amaneh Mohammadi、Urushihara Yusuke、Igarashi Kento、Kurimasa Akihiro、Sato Tomoaki
  • 雑誌名: Life Sciences 巻: 286 ページ: 120051～120051
  • DOI: 10.1016/j.lfs.2021.120051
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] The Effect of High-Dose-Rate Pulsed Radiation on the Survival of Clinically Relevant Radioresistant Cells (2021)
  • 著者名/発表者名: Terashima Shingo、Yoshino Hironori、Kuwahara Yoshikazu、Sakuraba Hiro、Hosokawa Yoichiro
  • 雑誌名: Life 巻: 11 ページ: 1295～1295
  • DOI: 10.3390/life11121295
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Cashing in on ferroptosis against tumor cells: Usher in the next chapter (2021)
  • 著者名/発表者名: Valashedi Mehdi Rabiee、Najafi-Ghalehlou Nima、Nikoo Amirsadegh、Bamshad Chia、Tomita Kazuo、Kuwahara Yoshikazu、Sato Tomoaki、Roushandeh Amaneh Mohammadi、Roudkenar Mehryar Habibi
  • 雑誌名: Life Sciences 巻: 285 ページ: 119958～119958
  • DOI: 10.1016/j.lfs.2021.119958
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Mitochondrial Dysfunction in Diseases, Longevity, and Treatment Resistance: Tuning Mitochondria Function as a Therapeutic Strategy (2021)
  • 著者名/発表者名: Tomita Kazuo、Kuwahara Yoshikazu、Igarashi Kento、Roudkenar Mehryar Habibi、Roushandeh Amaneh Mohammadi、Kurimasa Akihiro、Sato Tomoaki
  • 雑誌名: Genes 巻: 12 ページ: 1348～1348
  • DOI: 10.3390/genes12091348
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] MiR-7-5p Is Involved in Ferroptosis Signaling and Radioresistance Thru the Generation of ROS in Radioresistant HeLa and SAS Cell Lines (2021)
  • 著者名/発表者名: Tomita Kazuo、Nagasawa Taisuke、Kuwahara Yoshikazu、Torii Seiji、Igarashi Kento、Roudkenar Mehryar Habibi、Roushandeh Amaneh Mohammadi、Kurimasa Akihiro、Sato Tomoaki
  • 雑誌名: International Journal of Molecular Sciences 巻: 22 ページ: 8300～8300
  • DOI: 10.3390/ijms22158300
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] 細胞の形態変化から見た放射線で誘発される細胞死 (2021)
  • 著者名/発表者名: 桑原 義和 , 富田 和男 , 千田 知佳 , 漆原 佑介 , 上条 桂樹 , 佐藤 友昭 , 福本 学 , 栗政 明弘
  • 雑誌名: アグリバイオ 巻: 5 ページ: 70～76
• [雑誌論文] 細胞の形態変化から見た放射線で誘発される細胞死 (2021)
  • 著者名/発表者名: 桑原 義和 , 富田 和男 , 千田 知佳 , 漆原 佑介 , 上条 桂樹 , 佐藤 友昭 , 福本 学 , 栗政 明弘
  • 雑誌名: 月刊「細胞」2021年 10月臨時増刊号 巻: 53 ページ: 691～695