| 研究課題/領域番号 |
19K17128
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| 研究機関 | 東北大学 |
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研究代表者 |
漆原 佑介 東北大学, 医学系研究科, 助教 (30722269)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| キーワード | 低栄養 / 放射線 / AMPK / ATM / DNA-PK / FOXO3 |
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| 研究実績の概要 |
がんの放射線治療時には、低酸素環境のがん細胞が放射線抵抗性を示すことが問題となるが、臨床的な低酸素環境は必ず低栄養状態であることから、低栄養環境における放射線抵抗性獲得メカニズムの解明が重要である。前年度までに、研究代表者らは、低栄養環境におけるAMP活性化プロテインキナーゼ（AMPK）が転写因子FOXO3を活性化し、FOXO3によるDNA修復酵素ATMやDNA-PKの活性化が起こっていることを明らかにしている。
本年度は、低栄養環境下におけるAMPKによるFOXO3を介したATM、DNA-PKの活性化が、放射線抵抗性にどのように関与しているかを明らかにするために、FOXO3機能阻害における低栄養環境下の放射線感受性とDNA修復の解析を行った。その結果、FOXO3の機能阻害では、低栄養環境下における放射線抵抗性がみられず、通常環境下と同程度の放射線感受性となることが明らかとなった。また、H2AXリン酸化を指標とした放射線照射後の残存DNA損傷の経時的な解析では、FOXO3の機能阻害によってコントロールに比べて長くDNA損傷が残り続けることが明らかとなった。これらの結果から、低栄養環境下ではFOXO3によるATM、DNA-PKの活性化が、DNA修復能を亢進させることで放射線抵抗性をもたらすことを初めて明らかにした。今後は、今回明らかになった低栄養環境における放射線抵抗性獲得メカニズムががん細胞共通の現象かどうかを明らかにするために複数のがん細胞を用いて解析するとともに、複数知られているDNA修復経路のどの経路が、低栄養環境で活性化するかを解析することで、低栄養環境における放射線抵抗性獲得メカニズムのより詳細な分子メカニズムの解明へとつながることが期待される。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
本年度は、FOXO3を機能阻害することで、低栄養環境下においてDNA損傷の修復が遅延すること、またFOXO3機能阻害によって放射線感受性となることを明らかにした。これらの結果は、FOXO3がATM、DNA-PKの活性化によってDNA修復能を亢進させ、放射線抵抗性をもたらすことを強く示唆する。低栄養環境における放射線抵抗性にFOXO3がDNA修復を介して関与していることは、今回初めて明らかとなったことであり、低栄養環境における放射線抵抗性獲得メカニズムの解明に向けた意義深い成果である。
これらの結果は、研究計画における本年度目標である、「FOXO3およびATM、DNA-PKが低栄養環境においてどのように放射線抵抗性に関与しているのかを解析する」をクリアしていることから、本研究はおおむね順調に進展していると考えられる。
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| 今後の研究の推進方策 |
本年度の成果として、低栄養環境下ではAMPKによるFOXO3を介したATM、DNA-PK活性化がDNA修復能を亢進させ、放射線抵抗性をもたらしていることを明らかにした。
今後の研究の推進方策として、AMPKによるFOXO3を介したDNA修復能の亢進が、複数存在するDNA損傷修復経路のどの経路を活性化によるものなのかを明らかにするために、各修復経路関連因子の挙動解析等を通して、より詳細な放射線抵抗性獲得メカニズムの解明を目指す。
また、今回明らかとなった低栄養環境下におけるAMPK、FOXO3を介した放射線抵抗性獲得メカニズムが、由来の異なる様々ながん細胞共通で生じる現象かを明らかにするために、複数種類のがん細胞においてAMPKやFOXO3、ATMといった関連因子の活性化状態や、各因子阻害によるDNA修復や放射線感受性への影響を解析する。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
理由：今年度の当初計画では、DNA損傷後に放射線抵抗性をもたらす細胞周期チェックポイント制御、DNA修復、細胞死誘導経路それぞれの挙動を様々な因子に着目して解析することを予定していたが、早期にDNA修復への関与が明らかとなり、想定よりも解析がスムーズに進んだために、抗体や試薬等の消費を抑えることができた。また、コロナ禍により参加予定の学会の開催中止や、オンライン実施のために交通費がかからなかった。
使用計画：低栄養環境における候補因子の活性状態の解析、またDNA損傷応答各経路の解析、さらに複数のがん細胞での解析のために、以下の消耗品を使用予定である。
タンパク質検出に係る抗体やメンブレン類、細胞培養実験に用いる新規細胞株、培養液、ディッシュ、ピペット等の細胞培養関連製品に加え、siRNAの作成・購入、阻害剤の購入といった消耗品購入を予定している。また、現在主に使用している乳がん細胞株以外の複数のがん細胞の購入を予定している。さらに、学会参加や打ち合わせ等の出張に伴う旅費、その他、論文投稿に係る英文校正や投稿料などが見込まれる。
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