放射線高感受性化をきたすミトコンドリア障害関連核内応答遺伝子の同定

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14207078
• Research Institution: Kagoshima University
• Principal Investigator: 馬嶋 秀行 鹿児島大学, 大学院・医歯学総合研究科, 教授 (60165701)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 佐藤 強志 鹿児島大学, 大学院・医歯学総合研究科, 助教授 (90136888) ; 小澤 俊彦 独立行政法人放射線医学総合研究所, 研究員 (40160858) ; 丸山 征郎 鹿児島大学, 大学院・医歯学総合研究科, 教授 (20082282) ; 富田 和男 鹿児島大学, 大学院・医歯学総合研究科, 助手 (60347094) ; 末永 重明 鹿児島大学, 医学部・歯学部附属病院, 講師 (00136889)
• Keywords: 放射線感受性 / ミトコンドリア / 放射線応答遺伝子 / DNAアレイ法

Research Abstract

癌放射線療法において、細胞の感受性変化は大きな問題となる。しかしながらこの感受性を変化させる機序においてはあまり研究が進んでいない。申請者は核内の遺伝子の他にミトコンドリアの障害、そしてミトコンドリア内マンガンスーパーオキサイドディスムターゼ(MnSOD)の増加によって放射線感受性が変化することを発見した。そこで放射線感受性の一部はミトコンドリアにより決定されるという仮説を提唱した。本研究ではこれまでに行った細胞実験系を用い、ミトコンドリアDNA欠損細胞およびマンガンSOD過剰発現細胞に放射線を照射し、DNAアレイ法等を用いミトコンドリア変化による放射線応答遺伝子の発現変化を調べることを目的とした。
前年度に行われたDNAアレイ解析により、ρ0細胞においては、ミトコンドリア関連遺伝子の発現のみならず、核遺伝子の変化、特に分子シャペロン遺伝子の発現が変化することが分かった。本年度では、これらの遺伝子を中心にRTPCR法により定量PCRを行い、各遺伝子発現を詳細に調べた。その結果、ρ0細胞では、ミトコンドリアのTCAサイクル系、電子伝達系、及びミトコンドリア輸送タンパク質遺伝子発現の上昇が認められた。これらは、ρ0細胞におけるエネルギー代謝減少の代償であると考えられた。さらにρ0細胞ではアポトーシス関連遺伝子の上昇を見いだした。次に、これらの細胞にMnSODをベクターのトランスフェクションによる過剰発現を行いROS、脂質過酸化及びアポトーシスを調べると、いずれの細胞とも、ROS、脂質過酸化及びアポトーシスの減少を示した。これらは、ミトコンドリアDNA障害によるアポトーシス関連遺伝子発現変化の重要性、及び、MnSODによりアポトーシスが抑制されることより、その初期イベントがミトコンドリア発生スーパーオキサイド発生にある事を示唆する。

Research Products

• [Publications] F.Hirai, K.Tomita, H.P.Indo, D.K.St.Clair, T.Ozawa, H.J.Majima et al.: "Mitochondrial Signal Lacking Manganese Superoxide Dismutase Failed to Prevent Cell Death by Reoxygenation following Hypoxia in a Human Pancreatic Cancer Cell Line, KP4."Antioxidant & Redox Signaling. (in press). (2004)
• [Publications] H.Kariyazono, K.Nakamura, H.J.Majima, R.Sakata, K.Yamada et al.: "Evaluation of anti-platelet aggregatory effects of aspirin, cilostazol and ramatroban on platelet-rich plasma and whole blood."Blood Coagulation & Fibrinolysis. (in press). (2004)
• [Publications] S.Kakinuma, A.Kubo, Y.Amasaki, K.Nojima, H.Majima et al.: "Loss of heterozygosity in heavy-ion-induced marine T-cell lymphomas."Biological Sciences in Space. 17・3. 187 (2003)