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2021 年度 実績報告書

ゲノムダメージ自然史の解明

研究課題

研究課題/領域番号 21H04927
研究機関広島大学

研究代表者

田代 聡  広島大学, 原爆放射線医科学研究所, 教授 (20243610)

研究分担者 孫 継英  広島大学, 原爆放射線医科学研究所, 准教授 (80397926)
衣笠 泰葉  広島大学, 原爆放射線医科学研究所, 助教 (60852118)
堀越 保則  広島大学, 原爆放射線医科学研究所, 助教 (00719429)
粟井 和夫  広島大学, 医系科学研究科(医), 教授 (30294573)
西淵 いくの  広島大学, 病院(医), 講師 (70595834)
太田 邦史  東京大学, 大学院総合文化研究科, 教授 (90211789)
研究期間 (年度) 2021-04-05 – 2025-03-31
キーワード放射線被ばく / ゲノムダメージ / 医療放射線 / バイオマーカー / ハイスループット解析技術
研究実績の概要

ハイスループットゲノムダメージ定量的解析法の確立では、PNA-FISH法を基盤とした染色体構造異常の新しい解析技術の開発に取り組んでいる。R3年度は、AIなどを用いた最新の画像解析技術の導入による高速自動染色体解析システムの開発を進めた。放射線誘発核内ドメインについても、現在より多数の検体についての解析に対応するため、これまでより高速かつ正確なgH2AXフォーカス、RAD51フォーカスのハイスループット解析技術の確立に取り組んでいる。多数の細胞について、特定のDNA領域の濃縮を行い、効率的に個々の細胞での変異や再構成を検出する新しいゲノムダメージ評価法の確立に、本研究の研究分担者である東京大学太田邦史教授と取り組んでいる。
新しいゲノムダメージバイオマーカーの開発では、放射線誘発核内ドメインの構造構築に関連する因子をプロテオミクスにより明らかにし、これらの因子について超解像顕微鏡や次世代シーケンサーを用いた解析により放射線誘発核内ドメイン内部の微細構造及び染色体DNAとの関連、染色体異常、DNA変異などを指標とした解析を行い、ゲノムダメージの新しいバイオマーカーとしての可能性を検討している。
ゲノムダメージ解析技術を用いた医療放射線被ばくの人体影響評価では、広島大学病院を受診し放射線診断、治療を受けた症例などについて、末梢血リンパ球を用いたゲノムダメージの経時的変動を検討する。R3年度は、CT検査などの放射線診断を受ける症例、肺がん、大腸癌などの放射線治療例、さらに比較的被ばく線量が高いとされている整形外科医や循環器内科医などの医療従事者についてゲノムダメージとその影響について定量的経時的解析を行うための臨床研究の申請を行った。さらに、現在確立しているPNA-FISH法を用いた染色体解析とgH2AXフォーカス解析によるゲノムダメージの定量的経時的評価を行っている。

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

ハイスループットゲノムダメージ定量的解析法の確立では、PNA-FISH法を基盤とした染色体構造異常の新しい解析技術の開発に取り組むため、R3年度は、AIなどを用いた最新の画像解析技術の導入による高速自動染色体解析システムの開発を進めた。放射線誘発核内ドメインについても、これまでより高速かつ正確なgH2AXフォーカス、RAD51フォーカスのハイスループット解析技術の確立に取り組んでいる。
新しいゲノムダメージバイオマーカーの開発では、放射線誘発核内ドメインの構造構築に関連する因子をプロテオミクスにより明らかにし、これらの因子について超解像顕微鏡や次世代シーケンサーを用いた解析により放射線誘発核内ドメイン内部の微細構造及び染色体DNAとの関連、染色体異常、DNA変異などを指標とした解析を行い、ゲノムダメージの新しいバイオマーカーとしての可能性を検討した。
ゲノムダメージ解析技術を用いた医療放射線被ばくの人体影響評価では、R3年度は、広島大学病院を受診しCT検査などの放射線診断を受ける症例、肺がん、大腸癌などの放射線治療例、さらに比較的被ばく線量が高いとされている整形外科医や循環器内科医などの医療従事者についてゲノムダメージとその影響について定量的経時的解析を行うための臨床研究の申請を行った。さらに現在確立しているPNA-FISH法を用いた染色体解析とgH2AXフォーカス解析によるゲノムダメージの定量的経時的評価を行った。

今後の研究の推進方策

ハイスループットゲノムダメージ定量的解析法の確立では、PNA-FISH法を基盤とした染色体構造異常の新しい解析技術の開発に取り組むため、AIなどを用いた最新の画像解析技術の導入による高速自動染色体解析システムの開発をさらに進める。放射線誘発核内ドメインについても、現在より多数の検体についての解析に対応するため、これまでより高速かつ正確なgH2AXフォーカス、RAD51フォーカスのハイスループット解析技術の確立に取り組む。多数の細胞について、特定のDNA領域の濃縮を行い、効率的に個々の細胞での変異や再構成を検出する新しいゲノムダメージ評価法の確立に、本研究の研究分担者である東京大学太田邦史教授と取り組む。
新しいゲノムダメージバイオマーカーの開発では、放射線誘発核内ドメインの構造構築に関連する因子をプロテオミクスにより明らかにし、これらの因子について超解像顕微鏡や次世代シーケンサーを用いた解析により放射線誘発核内ドメイン内部の微細構造及び染色体DNAとの関連、染色体異常、DNA変異などを指標とした解析を行い、ゲノムダメージの新しいバイオマーカーとしての可能性を検討する。また、cGAS-STING経路、およびその下流の炎症シグナル因子TBK1などについて、免疫蛍光抗体法、ELISA法、免疫ブロット法などによるハイスループット検出法を確立し、ゲノムダメージのバイオマーカーとしての有用性を検討する。
ゲノムダメージ解析技術を用いた医療放射線被ばくの人体影響評価では、広島大学病院を受診し放射線診断、治療を受けた症例などについて、末梢血リンパ球を用いたゲノムダメージの経時的変動を検討していく。染色体やDNA、タンパク質解析などが可能な形で検体を保存し、前項で確立する新しいゲノムダメージマーカーの解析技術を用いて、さらに効率的で多角的なゲノムダメージとその影響の検討を行う。

  • 研究成果

    (14件)

すべて 2021

すべて 雑誌論文 (7件) (うち国際共著 1件、 査読あり 4件、 オープンアクセス 6件) 学会発表 (7件) (うち国際学会 1件、 招待講演 7件)

  • [雑誌論文] Evaluating Individual Radiosensitivity for the Prediction of Acute Toxicities of Chemoradiotherapy in Esophageal Cancer Patients2021

    • 著者名/発表者名
      Imano N, Nishibuchi I, Kawabata E, Kinugasa Y, Shi L, Sakai C, Ishida M, Sakane H, Akita T, Ishida T, Kimura T, Murakami Y, Tanaka K, Horikoshi Y, Sun J, Nagata Y, Tashiro S.
    • 雑誌名

      Radiat Res

      巻: 195 ページ: 244-252

    • DOI

      10.1667/RADE-20-00234.1

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Replication-stress-associated DSBs induced by ionizing radiation risk genomic destabilization and associated clonal evolution.2021

    • 著者名/発表者名
      Matsuno Y, Hyodo M, Suzuki M, Tanaka Y, Horikoshi Y, Murakami Y, Torigoe H, Mano H, Tashiro S, Yoshioka KI.
    • 雑誌名

      iScience.

      巻: 24 ページ: -

    • DOI

      10.1016/j.isci.2021.102313

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Lessons from the Fukushima Daiichi nuclear power plant accident -from a research perspective.2021

    • 著者名/発表者名
      Tashiro S.
    • 雑誌名

      Ann ICRP

      巻: - ページ: -

    • DOI

      10.1177/01466453211015394

    • オープンアクセス
  • [雑誌論文] Piwi-piRNA complexes induce stepwise changes in nuclear architecture at target loci.2021

    • 著者名/発表者名
      Iwasaki YW, Sriswasdi S, Kinugasa Y, Adachi J, Horikoshi Y, Shibuya A, Iwasaki W, Tashiro S, Tomonaga T, Siomi H.
    • 雑誌名

      EMBO J.

      巻: e108345 ページ: -

    • DOI

      10.15252/embj.2021108345

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Biological and internal dosimetry for radiation medicine: current status and future perspectives.2021

    • 著者名/発表者名
      Sudprasert W, Belyakov OV, Tashiro S.
    • 雑誌名

      J Radiat Res.

      巻: 119 ページ: -

    • DOI

      10.1093/jrr/rrab119.

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] 染色体転座形成と細胞核ダイナミクス2021

    • 著者名/発表者名
      田代 聡、孫 継英
    • 雑誌名

      日本小児血液・がん学会誌

      巻: 58 ページ: 346-349

    • DOI

      10.11412/jspho.58.346

    • オープンアクセス
  • [雑誌論文] 低線量CT被ばくの人体影響2021

    • 著者名/発表者名
      田代 聡、坂根 寛晃、粟井 和夫
    • 雑誌名

      アイソトープニュース

      巻: 776 ページ: 29-31

  • [学会発表] Evaluation of DNA damage induced by radiological diagnosis2021

    • 著者名/発表者名
      Satoshi Tashiro
    • 学会等名
      18th AOCR2021 Spring in YOKOHAMA
    • 招待講演
  • [学会発表] Response to Fukushima and lessons learned2021

    • 著者名/発表者名
      Satoshi Tashiro
    • 学会等名
      第5回QST国際シンポジウム
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 放射線影響に関する最近の話題2021

    • 著者名/発表者名
      田代 聡
    • 学会等名
      JSRT 第1回 放射線影響と防護量の考え方を学ぶWebセミナー
    • 招待講演
  • [学会発表] 染色体ハイスループット解析でわかるゲノム変異2021

    • 著者名/発表者名
      田代 聡
    • 学会等名
      日本環境変異原ゲノム学会第50回記念大会
    • 招待講演
  • [学会発表] 広島大学の取り組み2021

    • 著者名/発表者名
      田代 聡
    • 学会等名
      第42回日本基礎老化学会
    • 招待講演
  • [学会発表] 放射線災害に備える医療開発 ~ヒロシマ・ナガサキ・フクシマの経験から~2021

    • 著者名/発表者名
      田代 聡
    • 学会等名
      第27回日本災害医学会総会・学術集会
    • 招待講演
  • [学会発表] 放射線影響に関する最近の話題2021

    • 著者名/発表者名
      田代 聡
    • 学会等名
      第13回放射線健康リスク科学セミナー
    • 招待講演

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公開日: 2022-12-28  

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