重粒子線照射の膵癌細胞死・免疫応答分子機構解明と外科治療への応用展望

2022 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 21H03011
• 研究機関: 兵庫医科大学
• 研究代表者: 藤元 治朗 兵庫医科大学, 医学部, 特別招聘教授 (90199373)
• 研究分担者: 山上 裕機 和歌山県立医科大学, 医学部, 学長特命教員(特別顧問) (20191190) ; 鈴木 修 大阪大学, 大学院医学系研究科, 招へい教員 (30644778) ; 筒井 ひろ子 兵庫医科大学, 医学部, 教授 (40236914) ; 小川 和彦 大阪大学, 大学院医学系研究科, 教授 (40253984) ; 林 和彦 大阪大学, 大学院医学系研究科, 特任助教(常勤) (70718981) ; 波多野 悦朗 兵庫医科大学, 医学部, 非常勤講師 (80359801) ; 里井 壯平 関西医科大学, 医学部, 教授 (90340695) ; 江口 英利 大阪大学, 大学院医学系研究科, 教授 (90542118) ; 皆巳 和賢 大阪大学, 大学院医学系研究科, 助教 (90634593)
• 研究期間 (年度): 2021-04-01 – 2024-03-31
• キーワード: 重粒子線治療 / 膵癌 / オートファジー

研究実績の概要

2021-2022年度の研究で、膵癌細胞株にCIRTを実施、DNA切断により細胞死が導入されるが、同時に癌細胞内でオートファジー機構（以下 AP: autophagy）が働き、膵癌細胞にとってはサバイバルシグナルとなり、CIRTによる細胞死を抑制していることが判明した。そこでAPの阻害剤であるhydoroxychloroquine（以下 HCQ）をCIRTと併用すると著明に細胞死が増加、マウスモデルでも膵癌が抑制されることが判明した（投稿中）。また、in VivoでなぜCIRT+HCQで著明な効果が得られたのか免疫系の観点より研究予定である。具体的にはin Vivoで治療した腫瘍部を摘出、腫瘍浸潤リンパ球（TIL）のFACSによる成分の解析、サイトカインアッセイを実施、Treg、CD8、NK細胞の分布をCD45、CD3、CD4、CD25、NK1.1、FoxP3の抗体を用いて検索中した。注目すべき点は、Pan-02細胞（マウスシンゲニック膵癌細胞）のisograft modelにおいてCD161+、Treg細胞浸潤がCIRT、HCQ+CIRTで有意に減少しており、CIRTによる抗腫瘍免疫の獲得の可能性が示されている。また免疫染色でも現在CD161抗体を用いて検索中である。PI3K inhibitorについてTregの減少傾向もFACS解析で確認している。
もう一つの研究課題は、膵癌細胞死の分子機構を探索するうえで、近年急に開発が進みつつある「FLASH効果」（超高線量放射線照射）をCIRTで膵癌細胞に対し実施、その効果と細胞死の分子機構を探索する。CIRT-FLASHは瞬時に高線量の炭素イオン線を照射、「癌細胞には著明な細胞死を招くが、正常細胞には細胞死効果が少ない」とされているが、CIRTにおけるその現象の事実の有無、また分子機構は解明されていない。FLASHの詳細な照射条件などの設定が完了し、膵癌細胞に対して研究実施中である。

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

当初の目的の膵癌細胞に対するCIRTの研究も計画通り進み、現在論文を投稿中である。
またin Vivoの研究で免疫の成果が得られ、投稿準備中である。

今後の研究の推進方策

次年度はこの結果より、in VivoでなぜCIRT+HCQで著明な効果が得られたのか免疫系の観点より研究予定である。具体的にはin Vivoで治療した腫瘍部を摘出、腫瘍浸潤リンパ球（TIL）のFACSによる成分の解析、サイトカインアッセイを実施、Treg、CD8、NK細胞の分布をCD45、CD3、CD4、CD25、NK1.1、FoxP3の抗体を用いて検索する。これまでにCIRTにより膵癌細胞においてautophagy機構が働き、膵癌細胞にとってはsurvival signalとなり、CIRTの効果を減衰させていることが判明した。HCQ（autophagy阻害剤）によりCIRTの癌細胞殺傷能力は向上したが、さらに別のautophagyにいたるpasswayとしてPI3Kのシグナル伝達経路が報告されている。今後はHCQ+CIRTに加えてPI3K inhibitorの役割についても検討を加える。
もう一つの研究課題は、膵癌細胞死の分子機構を探索するうえで、近年急に開発が進みつつある「FLASH効果」（超高線量放射線照射）をCIRTで膵癌細胞に対し実施、その効果と細胞死の分子機構を探索する。CIRT-FLASHは瞬時に高線量の炭素イオン線を照射、「癌細胞には著明な細胞死を招くが、正常細胞には細胞死効果が少ない」とされているが、CIRTにおけるその現象の事実の有無、また分子機構は解明されていない。本年度はCIRT-FLASHを実施、autophagy機構も含めて探索予定とする。

研究成果

• [学会発表] Autophagy inhibition sensitizes pancreatic cancer cells to carbon ion radiotherapy (2022)
  • 著者名/発表者名: Jiro Fujimoto
  • 学会等名: The 26th meeting of International Association of Pancreatology
  • 国際学会