| 研究課題/領域番号 |
20K16744
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| 研究機関 | 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構 |
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研究代表者 |
小林 亜利紗 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 量子生命科学研究所, 研究員 (30773931)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| キーワード | 放射線誘発バイスタンダー効果 / 放射線抵抗性 |
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| 研究実績の概要 |
本研究は放射線がん治療の高度化のため、照射細胞の近傍にいた非照射バイスタンダーがん細胞の放射線抵抗性獲得における線質依存性および機序を明らかにすることを目的とした。そのため昨年度までに重粒子線（炭素イオン、鉄イオン）および硬エックス線をヒト肺がんA549細胞に照射し、照射細胞が同一生存率を示す条件間におけるバイスタンダー細胞の応答を放射線抵抗性促進分子として知られるCyclooxygenase-2(COX-2)の発現を指標に比較評価し、鉄イオンによる照射はバイスタンダー細胞のCOX-2発現を抑制し、放射線抵抗性獲得を制御することを示唆した。そこで本年は、重粒子線（炭素イオン、鉄イオン）照射細胞と共培養したバイスタンダーA549細胞に対しＸ線照射を行い、実際に鉄イオンバイスタンダー細胞は炭素イオンバイスタンダー細胞と比較して放射線抵抗性獲得が抑制されるのか生存率および微小核形成率から測定した。その結果、炭素イオン照射はバイスタンダー細胞のX線生存率を変化しなかった。 しかし、X線照射による微小核形成率は、バイスタンダー効果を受けなかった細胞と比較して、炭素イオンのバイスタンダー効果を受けた細胞で有意に減少した。 一方、鉄イオンの場合、バイスタンダー効果を受けた細胞では、X線照射の生存率が低下した。 また、バイスタンダー効果による微小核形成率は変化しなかった。つまり、バイスタンダー細胞の放射線感受性は線質に依存して変化し、鉄イオン照射はバイスタンダーがん細胞の放射線抵抗性獲得を抑制することが示された。
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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
理由 令和３年度実験計画として提案した下記実験について実施することができた。
がん細胞に重粒子線（炭素イオン：LET 13 keV/um、鉄イオン：LET 185 keV/um）を照射した後、非照射がん細胞と24時間の共培養を行い、これをバイスタンダー細胞とした。バイスタンダー細胞に対しＸ線を照射し、炭素イオンおよび鉄イオン照射がバイスタンダーがん細胞の放射線感受性を変化させるのか、生存率および微小核形成率から評価した。その結果、炭素イオン照射はバイスタンダー細胞のX線生存率を変化しなかった。 しかし、X線照射による微小核形成率は、バイスタンダー効果を受けなかった細胞と比較して、炭素イオンのバイスタンダー効果を受けた細胞で有意に減少した。 一方、鉄イオンの場合、バイスタンダー効果を受けた細胞では、X線照射の生存率が低下した。 また、バイスタンダー効果による微小核形成率は変化しなかった。つまり、バイスタンダー細胞の放射線感受性は線質に依存して変化し、鉄イオン照射はバイスタンダーがん細胞の放射線抵抗性獲得を抑制した。
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| 今後の研究の推進方策 |
令和3年度までの研究により、バイスタンダー細胞におけるCOX-2発現に線質依存性が存在することが明らかになった。具体的には、硬エックス線、炭素イオン照射バイスタンダー細胞ではCOX-2の発現が増加する一方、鉄イオン照射バイスタンダー細胞ではCOX-2の発現は見られなかった。COX-2はがん細胞の放射線抵抗性獲得に関与することから、バイスタンダー細胞におけるCOX-2発現が放射線抵抗性を調節すると想定し、バイスタンダー細胞に対して放射線照射を行い、その生存率、微小核形成率から、バイスタンダー細胞の放射線抵抗性獲得における線質依存性を調べたところ、COX-2の発現が抑制された鉄イオンバイスタンダー細胞は放射線抵抗性獲得が制御されることが示された。今後、実験を繰り返し、再現性を得るとともに、バイスタンダー応答による放射線抵抗性獲得にCOX-2が関与していることを明らかにするため、COX-2を抑制した条件において同様の照射実験を行う。また、マイクロビーム照射を用いることで、より精密な照射実験を行い、バイスタンダー効果による放射線抵抗性獲得機序について検討する。
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