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2021 年度 実績報告書

骨髄幹細胞の粒子線障害に対するNOを介した細胞競合による組織再生能維持機構の解明

研究課題

研究課題/領域番号 20H03620
研究機関福井大学

研究代表者

松本 英樹  福井大学, 学術研究院医学系部門, シニアフェロー (40142377)

研究分担者 前田 宗利  公益財団法人若狭湾エネルギー研究センター, 研究開発部, 主任研究員 (20537055)
平山 亮一  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, 主任研究員(定常) (90435701)
研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2023-03-31
キーワード骨髄幹細胞 / 粒子線 / 細胞競合 / 組織修復
研究実績の概要

(1) C57BLマウス(7週齢、雄)に、X線、炭素線、陽子線を0.01 ~ 10.0 Gy単回全身照射した。照射後1日目にマウスから大腿骨を摘出し、骨髄細胞分画を調製し、MethoCult培地で培養し、形成されたコロニー数を計数することにより骨髄幹細胞の生存率を解析した。その結果、X線、炭素線あるいは陽子線に対する骨髄幹細胞の生存率曲線は、何れも骨髄幹細胞は低線量超高感受性を示すことが明らかとなった。
(2) C57BLマウス(7週齢、雄)に、炭素線を2回分割照射(0.1 ~ 5 Gy/回、計0.2 ~ 10 Gy、1回/日、2日間連続照射)し、1日後にマウス大腿骨から骨髄細胞分画を調製し、MethoCult培地で培養し、骨髄幹細胞の生存率を解析した。その結果、骨髄幹細胞の生存率は、2回の合計線量を単回照射した際の生存率とほぼ等しく、2 回の照射間隔の24時間の間にほとんどDNA損傷応答機構が誘導されていないことが示唆された。
(3) C57BLマウス(7週齢、雄)に、X線5 Gyを単回全身照射した。照射1、3、6、12時間後、1日後、7日後、14日後にマウス大腿骨から骨髄細胞分画を調製し、MethoCult培地で培養し、骨髄幹細胞の生存率を解析した。その結果、照射1時間後の骨髄幹細胞の生存率は約5%で、その後わずかに生存率は上昇したが、照射1日後の生存率は約10%で、24時間の間に約5%しか回復せず、照射7日後の生存率も約10%であった。照射14日後の生存率はほぼ100%まで回復した。従って、照射直後から照射7日後までに極わずかにDNA損傷応答機構が作用するのみであり、生存率の回復は照射7日後から14日後に損傷骨髄幹細胞の排除/新生骨髄幹細胞の置換によって骨髄組織の再生が行われていることが示唆された。

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

2021年度の研究実施計画の通りにX線、炭素線、あるいは陽子線照射実験を順調に実施することができ、研究実績を得ることができた。

今後の研究の推進方策

1.X線・炭素線・陽子線照射実験において、骨髄幹細胞のDNA損傷修復動態を経時的に解析する。
2.X線・炭素線・陽子線照射実験において、骨髄幹細胞のアポトーシス誘導動態を解析する。
3.X線・炭素線・陽子線照射実験において、骨髄幹細胞の細胞周期動態を解析する。
4.X線・炭素線・陽子線照射実験において、骨髄幹細胞の回復動態へのNOの関与を解析する。

  • 研究成果

    (16件)

すべて 2022 2021

すべて 雑誌論文 (5件) (うち国際共著 2件、 査読あり 5件、 オープンアクセス 4件) 学会発表 (11件) (うち国際学会 1件、 招待講演 6件)

  • [雑誌論文] FLASH放射線治療の歴史と今後の展望.2022

    • 著者名/発表者名
      平山亮一、髙野勇貴、前田宗利、岩田宏満、永根大幹、松本孔貴、冨田雅典、小西輝昭
    • 雑誌名

      放射線生物研究

      巻: 57 ページ: 31-49

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Health effects triggered by tritium: how do we get public understanding based on scientifically supported evidence?2021

    • 著者名/発表者名
      Matsumoto H, Shimada Y, Nakamura AJ, Ojima M, Kakinuma S, Shimada M, Sunaoshi M, Hirayama R, Tauchi H.
    • 雑誌名

      J. Radiat. Res.

      巻: 62 ページ: 557-563

    • DOI

      10.1093/jrr/rrab029

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Exposure of the cytoplasm to low-dose X-rays modifies ataxia telangiectasia mutated-mediated DNA damage responses.2021

    • 著者名/発表者名
      Maeda M, Tomita M, Maeda M, Matsumoto H, Usami N, Kume K, Kobayashi K.
    • 雑誌名

      Scientific Rep.

      巻: 11 ページ: 13113 (1-13)

    • DOI

      10.1038/s41598-021-92213-z.

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Comparative analysis of the immune responses in cancer cells irradiated with X-ray, proton and carbon-ion beams.2021

    • 著者名/発表者名
      Du J, Kageyama S, Hirata H, Motegi A, Nakamura M, Hirano Y, Okumura M, Yamashita R, Tsuchihara K, Hojo H, Hirayama R, Akimoto T.
    • 雑誌名

      Biochem. Biophys. Res. Commun.

      巻: 585 ページ: 55-60

    • DOI

      10.1016/j.bbrc.2021.11.004

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Performance Evaluation for Repair of HSGc-C5 Carcinoma Cell Using Geant4-DNA.2021

    • 著者名/発表者名
      Sakata D, Suzuki M, Hirayama R,Abe Y, Muramatsu M, Sato S, Belov O, Kyriakou I, Emfietzoglou D, Guatelli S, Incerti S, Inaniwa T.
    • 雑誌名

      Cancers

      巻: 13 ページ: 6046

    • DOI

      10.3390/cancers13236046

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] 福島第一原発事故復興支援における日本放射線影響学会 放射線災害対応委員会の活動 ―「トリチウムによる健康影響」の発行―2021

    • 著者名/発表者名
      松本英樹, 島田義也, 中村麻子, 宇佐美徳子, 小嶋光明, 柿沼志津子, 島田幹男, 砂押正章, 平山亮一, 田内 広
    • 学会等名
      日本放射線影響学会第64回大会
    • 招待講演
  • [学会発表] 若狭湾エネルギー研究センターにおける陽子線治療を用いた集学的治療の高度化のための放射線生物学的研究2021

    • 著者名/発表者名
      前田宗利, 前田未佳, 久米恭, 玉村裕保, 佐々木誠, アレッサンドロ ナスティ, 酒井佳夫, 松本英樹, 金子周一, 山本和高
    • 学会等名
      日本放射線影響学会第64回大会
    • 招待講演
  • [学会発表] Antitumor effect of proton beam irradiation and anti-PD-L1 antibody combination therapy in subcutaneous murine models of pancreatic cancer.2021

    • 著者名/発表者名
      Alessandro Nasti, Yoshio Sakai, Norihiko Ogawa, Masaki Miyazawa, Shingo Inagaki, Tuyen Thuy Bich Ho, Hiroki Nomura, Akihiro Seki, Kyo Kume, Munetoshi Maeda, Makoto Sasaki, Shuichi Kaneko
    • 学会等名
      The 6th European Congress of Immunology
    • 国際学会
  • [学会発表] 陽子線とX線の併用が細胞致死効果およびがん治療効果に与える影響2021

    • 著者名/発表者名
      前田宗利
    • 学会等名
      第1回日本量子医科学会学術大会
    • 招待講演
  • [学会発表] Analysis of the mechanism of cell death by energy deposition to local sites in cells using synchrotron radiation X-ray microbeams.2021

    • 著者名/発表者名
      前田宗利
    • 学会等名
      日本マイクロビーム生物研究会2021年度シンポジウム
    • 招待講演
  • [学会発表] 異種放射線の併用によるがん治療の高度化に向けた治療生物学的な研究.2021

    • 著者名/発表者名
      前田宗利
    • 学会等名
      公益財団法人若狭湾エネルギー研究センター第23回研究報告会
    • 招待講演
  • [学会発表] 膵癌マウス皮下モデルにおける陽子線照射と抗PD-L1抗体投与による抗腫瘍効果.2021

    • 著者名/発表者名
      酒井佳夫、ナスティ・アレッサンドロ、ホ・ ティ・ ビー・ ティエン、宮澤正樹、久米恭、前田宗利、佐々木誠、金子周一
    • 学会等名
      第52回膵臓学会
  • [学会発表] 陽子・炭素・ヘリウム線・BNCT などの粒子線による 神経細胞・脳血液関門に対する生物学的影響の評価.2021

    • 著者名/発表者名
      近藤夏子、櫻井良憲、高田卓志、鈴木実、前田宗利、久米恭
    • 学会等名
      第17回日本中性子捕捉療法学会学術大会
  • [学会発表] 1 回大線量のによる生物効果軽減のメカニズム.2021

    • 著者名/発表者名
      平山亮一
    • 学会等名
      第 20 回九州放射線治療システム研究会
    • 招待講演
  • [学会発表] 培養細胞における高LET放射線誘発致死損傷:生物学的効果比(RBE)と酸素増感比(OER)における放射線の直接作用と間接作用の関連性.2021

    • 著者名/発表者名
      平山亮一、鵜澤玲子、高野勇貴、平野祥之、長谷川純崇
    • 学会等名
      日本放射線影響学会第64回大会
  • [学会発表] 低酸素環境下における光子ならびに重粒子放射線が与える生物効果の機構解明.2021

    • 著者名/発表者名
      平山亮一
    • 学会等名
      第58回アイソトープ・放射線研究発表会

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公開日: 2022-12-28  

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