2016 Fiscal Year Research-status Report
蛍光試薬5-アミノレブリン酸の放射線増感作用を悪性脳腫瘍治療へ応用する
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25462282
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| Research Institution | University of Occupational and Environmental Health, Japan |
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Principal Investigator |
山本 淳考 産業医科大学, 医学部, 准教授 (80461565)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 5-ALA / glioma / 放射線増感 / ミトコンドリア / 活性酸素 / 脳腫瘍 / ポルフィリン |
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| Outline of Annual Research Achievements |
5-アミノレブリン酸（5-ALA）の悪性グリオーマに対する放射線増感作用のメカニズムの解明を目的とした研究をすすめてきた。主に、細胞内における5-ALAから誘導されるプロトポルフィリンIX (PpIX)の産生量（増加）が、放射線増感に関与しているのではないかという仮説を立て、より多くのPpIXが蓄積する条件下で、5-ALAの放射線増感を調べた。過去の報告および昨年度のわれわれの研究結果を参考に、PpIXの蓄積を増加させる薬剤として、シプロフロキサシンを使用した。しかしながら、本年度の研究において、過去の報告されている使用濃度（100μM）では、シプロフロキサシンそのものにも殺細胞効果があることがわかり、MTT assayで評価を行い、5 μMという低濃度であれば、悪性グリオーマ細胞株においては、殺細胞効果を示すことなく、5-ALAから誘導されるPpIX蓄積量を増加させることが判明した。さらに、その低用量シプロフロキサシン併用下5-ALA処理により、5-ALA単独処理群とくらべ、有意に放射線増感作用を示すことが明らかとなった。また、過去の報告から、癌腫の放射線照射に対する生物学的反応として、照射中の活性酸素種産生による核DNA障害のみではなく、ミトコンドリアを中心とした遅発性活性酸素種産生が重要な役割を果たしていることに着目し、われわれは、すでに、5-ALAが放射線照射後に発生する遅発性活性酸素種産生を有意に増加していることを報告している。本年度は、5-ALAを併用した放射線照射後の遅発性活性酸素種産生がミトコンドリアを中心に産生されていることを共焦点レーザー顕微鏡で証明した。さらに、5-ALAから誘導されるPpIXの蓄積量が変化することで、放射線照射後の遅発性活性酸素種産生が増加し、ミトコンドリアの変化（量および電子伝達系）を来すことが明らかになった。
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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
いままでのわれわれの研究において、悪性グリオーマ細胞株において5-ＡＬＡの放射線増感作用のメカニズムとして、遅発性活性酸素種の増加が関連していることがわかっているが、本年度では、これらの変化が、ミトコンドリアを中心とした活性酸素種産生増加が行われており、また、ミトコンドリアの変化（量および電子伝達系）を来していることが判明した。本年度は、PpIX蓄積を増加させるシプロフロキサシンの濃度調整、ミトコンドリアと活性酸素種のイメージングの条件設定および、ミトコンドリア電子伝達系に対するウエスタンブロッティングの条件設定に時間を必要とした。現時点では、おおむね順調に進展しているが、さらに5-ＡＬＡの放射線増感のメカニズムの解明が必要である。
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| Strategy for Future Research Activity |
PpIXの悪性グリオーマ細胞内に蓄積量がより高い条件での放射線照射を行うことで、より高い殺細胞効果（放射線増感）を誘導することが可能であり、そのメカニズムとしてミトコンドリアにおける遅発性活性酸素種産生が重要な役割を果たしていることが判明した。結果として、ミトコンドリアにストレスが生じ、ミトコンドリア量が変化し、さらに電子伝達系も変化していることが判明した。このように、5-ALAを中心とした放射線増感のメカニズムを考える際には、ミトコンドリアを中心としたメカニズムの解明が重要となる。今後、シプロフロキサシンそのものが放射線照射をした際に発生する遅発性活性酸素がどのように変化しているのか、また、ミトコンドリアの電子伝達系は、現時点では、Complex IIIの増加が認められているが、放射線照射条件の変化や、Complex III以外の電子伝達系は、どのように変化していくのかを、悪性グリオーマ細胞株を使用し継続して検討したい。
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