| 研究課題/領域番号 |
26293271
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| 研究機関 | 東北大学 |
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研究代表者 |
細井 義夫 東北大学, 医学(系)研究科(研究院), 教授 (50238747)
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| 研究期間 (年度) |
2014-04-01 – 2018-03-31
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| キーワード | 放射線 |
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| 研究実績の概要 |
近年、低酸素/低栄養状態などのストレスに反応して細胞増殖を停止させてautophagyを活性化させるための中心的な役割を担うmTORが、放射線感受性に関与していることが報告されている。低酸素/低栄養状態は癌幹細胞や潜在的致死損傷からの回復(PLDR)に深く関与していると考えられている。これまで、低酸素は放射線抵抗性の原因として多くの研究がなされてきたが、低栄養に関してはこれまで放射線感受性との関係で研究は行われてこなかった。本研究では、低栄養状態での放射線抵抗性に対するmTORの関与を明らかにし、癌幹細胞等の低酸素/低栄養状態での放射線抵抗性を選択的に解除する分子標的を探求することを目的とした。申請者らは培養ヒト肝細胞癌細胞であるHepG2細胞が、低栄養状態で培養することによりmTORが活性化する事を新たに見出した。これまで低栄養状態でmTORが活性化するという報告はない。さらに、低栄養状態でのmTOR活性化が、血糖値の維持に関与している肝臓の機能に根ざしているのではないかと考えて、他の培養ヒト肝癌細胞を用いて低栄養状態でmTORが活性化するかどうかを検討した。その結果、培養ヒト肝芽腫細胞であるHuH6細胞も低栄養状態で培養することによりmTORが活性化する事を見出した。低栄養状態でのmTOR活性化に関与する情報伝達経路を明らかにするために、mTORの活性化を阻害する事が報告されているAMPK、ATM、HIF1αとmTORの活性化を誘導するAktについて、低栄養状態がこれらに与える影響について調べた。その結果、低栄養状態によってAMPKとAktは活性化し、HIF1αは影響を受けず、ATMは一定の傾向を示さなかった。さらに、低栄養状態は肝癌細胞の放射線感受性を高め、その放射線増感効果はmTORをsiRNAやラパマイシンで阻害することにより阻害された。
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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
平成26年度の研究では低栄養状態における細胞の放射線感受性とmTORの関係に関しては予想以上の成果を得る事ができた。すなわち、低栄養状態がmTORに及ぼす影響と放射線感受性との関係について、低栄養状態によりmTORが活性化する細胞を見つける事ができたため、非常に早期に低栄養状態がmTORと放射線感受性に及ぼす影響を解明することができた。逆に、低酸素状態や低酸素/低栄養状態がmTORに及ぼす影響と、それらの状態におけるmTORが放射線感受性に及ぼす影響については研究を進めることができなかった。これらの点については平成27年度に研究を行う予定である。
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| 今後の研究の推進方策 |
昨年度までに、低栄養状態がmTORを介して放射線感受性に及ぼす影響を明らかにすることができた。今年度は、昨年度と同様な手法を用いて低酸素状態および低酸素＋低栄養状態がmTORを介して放射線感受性に及ぼす影響を検討する。
（１）低酸素状態、低酸素＋低栄養状態における細胞の放射線抵抗性とmTOR活性との関係を明らかにする。
低酸素状態としては酸素濃度1％以下で培養をおこない、低栄養としては無血清・無グルコース培地により24時間培養を行う。実際の癌幹細胞や低酸素細胞に最も近い状態である低酸素＋低栄養状態でも実験を行う。実験には、低栄養状態でmTOR活性が上昇する細胞と低下する細胞を用いる。今年度は低酸素及び低酸素＋低栄養の条件で、放射線感受性、ATM、AMPK、HIF-1、REDD1、TSC1、TSC2、mTORについてウエスタンブロットによりタンパク質量と活性を調べる。mTORの下流に関しては、唯一放射線感受性に関与する可能性があるAktを含めS6K1など既知のmTORの基質に対する影響を検討する。
（２）低酸素および低酸素＋低栄養状態における放射線抵抗性に対するmTORの関与を明らかにする。
mTORの低酸素および低酸素＋低栄養状態での放射線感受性に及ぼす影響の解析にはmTORの阻害剤を用いることが最も容易である。ラパマイシンはmTORを阻害するが、mTORに特異的ではなく多くのタンパク質をターゲットとしている可能性が高い。このため、まずラパマイシンだけでなく、siRNAを用いてmTORをノックダウンし実験を行う。低酸素、低栄養、低酸素＋低栄養状態で、放射線感受性に及ぼす影響を検討する。これにより、少なくともPLDRに対するmTORの関与の有無・程度を明らかにすることができる。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
昨年度は、抗体、ウエスタン関連試薬、培養用試薬、培養用ピペット等について、研究室にあったものを用いたため、新規購入が少なくなった。また、今年度中に低酸素状態での研究を行う予定であったが、研究の進め方の変更から来年度以降実行することになったため、使用額は少なくなった。
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| 次年度使用額の使用計画 |
来年度以降は新しく物品を購入することが必要となるために、物品費の必要性は高まる。また、低酸素状態の研究等新規の研究を行うため、その準備に物品費が必要となり、物品費の必要性は高い。
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