2021 Fiscal Year Research-status Report
Optimization of cancer treatment based on intra-tumor metabolic geometry
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21KK0140
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
小野寺 康仁 北海道大学, 医学研究院, 准教授 (90435561)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
西岡 蒼一郎 北海道大学, 医学研究院, 学術研究員 (50913000)
Nam JinMin 京都大学, 生命科学研究科, 准教授 (60414132)
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| Project Period (FY) |
2021-10-07 – 2026-03-31
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| Keywords | 微小環境 / 代謝 / 放射線治療 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は、腫瘍内の代謝微小環境をより適切に再現するためのin vitro解析系の開発に着手した。超高線量率照射治療（FLASH-RT）による正常組織の保護作用においては、酸素濃度の急激な低下が関与していると考えられている。そこで、三次元培養系において組織内酸素濃度を適切に調整するための条件設定を試みた。酸素濃度により燐光が変化するプローブを用いて、三次元ゲルの高さ（厚み）方向の位置による酸素濃度への影響を検討した。また、酸素とグルコース濃度の同時調整を想定して、三次元培養系における「細胞特異的糖代謝制御法」の有用性の確認を行った。この方法では、特定の細胞にのみグルコースを供給するために特殊な「グルコース前駆体」を用いるが、当該物質は酸素と同様に三次元ゲルによって拡散が影響され得るため、三次元ゲル深部における十分なグルコース供給については検討の余地が残っていた。そこで三次元ゲル深部に培養したがん細胞の生存性や悪性形質を十分に担保できることを指標として、「細胞特異的糖代謝制御法」の適用可能性についての解析を行った。上述の「グルコース前駆体」として用いることができる物質は複数の種類が存在し、細胞内での代謝効率や、細胞への添加可能な濃度などがそれぞれ異なっている。それぞれの物質について、上記の目的における適性や、必要な添加濃度などの検討を行った。その結果、少なくとも一つについては十分な効率での「グルコース供給」が可能であることを確認した。
なお、本課題と関連のある業績として、腫瘍内代謝により起こる微小環境の酸性化に関する論文を発表した。その過程で、本課題においても有用な、細胞内外のpH測定を行うための実験系を確立することができた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
上述の様に、当初より予定していたin vitro解析系の条件検討について、想定していた程度まで進めることができた。しかしながら、酸素濃度の絶対定量の方法については検討の余地が残っており、そのため「おおむね順調に進展している」と判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
上述の酸素濃度の絶対定量については、酸素濃度によらない蛍光プローブと酸素濃度に依存する燐光プローブを特定の酸素濃度下に存在させ、それらのシグナル比を計測することで可能になるものと考えている。
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| Causes of Carryover |
実験条件の検討に用いた各種の消耗品については、別プロジェクトにおいて購入し既に使用中であったものを利用したため、当初の想定よりも削減することができた。しかしながら、実験環境の改善が必要であったため、別プロジェクトと共通利用する小型クリーンベンチを購入する必要が生じた（50万円以下、一部負担）。余剰分については、前述の酸素濃度測定に利用する蛍光プローブ等の購入に充てる予定である。
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