Real-time visualization of radiation-induced intratumoral cell death and its application to radiation therapy

辐射诱导的瘤内细胞死亡的实时可视化及其在放射治疗中的应用

• 批准号: 21K07654
• 负责人: 鍵谷 豪
• 金额: $ 2.5万
• 依托单位: Kitasato University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K07654/
• 关键词: 細胞死; アポトーシス; ネクローシス; 低侵襲イメージング; 放射線; リアルタイムイメージング; 腫瘍内細胞死; オートファジー細胞死; リアルタイム可視化

放射線照射による腫瘍細胞の細胞死誘発が放射線がん治療の基本である。しかし，腫瘍組織内での細胞死については，技術的な困難さからこれまで詳細に検討されることはなかった。我々は，インテインによるプロテインスプライシングを利用したシステムを応用することで，腫瘍内でのネクローシス（Nec）や，腫瘍内でも特に酸素濃度の低い低酸素領域でのアポトーシス（Apo）をリアルタイムにイメージングすることに成功した。また，これらを利用した解析により，放射線により腫瘍内低酸素領域で誘発するApoが酸素領域で誘発するApo頻度と比較して少ないこと，さらに放射線による腫瘍内Apoは腫瘍細胞の放射線感受性のみで決定されるものではなく，組織を構成する腫瘍血管の損傷による細胞への栄養供給の低下も大きな要因となりうることが示された。本年度は放射線照射により腫瘍血管損傷が照射した腫瘍内で実際に起きるのか，毛細血管スコープを用い腫瘍血管の形態観察と血流速測定をおこなった。その結果，照射腫瘍の腫瘍血管の損傷は激しく断片化した像も観察された。また照射腫瘍の腫瘍血管血流速度は非照射腫瘍と比較し低値を示し統計的有意差を認めた。本年度は，昨年度得られた“放射線による腫瘍血管損傷を介した細胞死”を裏付ける直接的データの取得に成功した。

通过放射线照射诱导肿瘤细胞死亡是放射线癌症治疗的基础。然而，由于技术困难，迄今为止尚未对肿瘤组织内的细胞死亡进行详细研究。通过应用利用内含肽介导的蛋白质剪接的系统，我们能够成功地实时成像肿瘤中氧浓度特别低的缺氧区域的肿瘤内坏死（Nec）和细胞凋亡（Apo）。此外，使用这些结果进行分析表明，肿瘤内缺氧区域中放射诱导的 Apo 频率低于氧气区域中诱导的 Apo 频率，此外，肿瘤内区域中放射诱导的 Apo 频率仅由肿瘤内肿瘤的放射敏感性决定。研究表明，由于构成组织的肿瘤血管受损，细胞营养供应减少也可能是一个主要因素。今年，我们使用毛细管镜观察肿瘤血管的形态并测量血流速度，以确定受照射肿瘤内部是否确实因放射线照射而发生肿瘤血管损伤。结果，观察到受照射肿瘤的肿瘤血管损伤严重破碎。此外，受照射肿瘤的肿瘤血流速度低于未受照射肿瘤，且差异有统计学意义。今年，我们成功获得了支持去年获得的“辐射诱导的肿瘤血管损伤介导的细胞死亡”的直接数据。

项目成果

Real-time visualization of intratumoral necrosis using split-luciferase reconstitution by protein trans-splicing.

利用蛋白质转接重组分裂荧光素酶对瘤内坏死进行实时可视化。

• DOI: 10.1016/j.omto.2020.12.001
• 发表时间: 2021-03-26
• 期刊: Molecular therapy oncolytics
• 作者: Kagiya G;Sato A;Ogawa R;Hatashita M;Kato M;Kubo M;Kojima F;Kawakami F;Nishimura Y;Abe N;Hyodo F
• 通讯作者: Hyodo F

X線により誘発される腫瘍内低酸素細胞アポトーシスの可視化

X 射线诱导瘤内缺氧细胞凋亡的可视化

• 发表时间: 2021
• 作者: Hiraku Matsuura;Koji Sakai;Akiko Watanabe-Hosomi;Shinji Ashida;Takashi Koizumi;Mao Mukai;Tomoyuki Ohara;Ikuko Mizuta;Kei Yamada;Toshiki Mizuno;鍵谷 豪，青柳美希，小川良平，畑下昌範，兵藤文紀
• 通讯作者: 鍵谷 豪，青柳美希，小川良平，畑下昌範，兵藤文紀

Culturing Chinese hamster ovary cells on cyclo olefin polymer triggers epithelial‐mesenchymal transition and spheroid formation, which increases the foreign gene expression driven by the Moloney murine leukemia virus long terminal repeat promoter

• DOI: 10.1002/btpr.3159
• 发表时间: 2021-04
• 期刊: Biotechnology Progress
• 影响因子: 2.9
• 作者: T. Hirano;S. Adachi;N. Ichimura;Akira Kasai;Masashi Kobayashi;T. Okuda;R. Ogawa;G. Kagiya

高線量X線照射による腫瘍内アポトーシスの誘発メカニズム

高剂量X射线照射诱导瘤内细胞凋亡的机制

• 发表时间: 2022
• 作者: Chang Yung-Chun;Hsing Yan-Chun;Chiu Yu-Wen;Shih Cho-Chiang;Lin Jun-Hong;Hsiao Shih-Hsin;Sakai Koji;Ko Kai-Hsiung;Chen Cheng-Yu;古徳 純一;青柳美希，小川良平，畑下昌範，兵藤文紀，鍵谷 豪
• 通讯作者: 青柳美希，小川良平，畑下昌範，兵藤文紀，鍵谷 豪

9-アミノアントラセン誘導体の蛍光特性を利用した合成とがん細胞イメージングへの応用

利用荧光特性合成9-氨基蒽衍生物及其在癌细胞成像中的应用

• 发表时间: 2022
• 作者: Sakai Koji;Kentaro Akazawa;Tazoe Jun;Ikeno Hiroyasu;Nakagawa Toshiaki;Yamada Kei;上田寛治，山浦 貴久，板倉 誠，松沢 英世，鍵谷 豪，川上 文貴，内山 洋介
• 通讯作者: 上田寛治，山浦 貴久，板倉 誠，松沢 英世，鍵谷 豪，川上 文貴，内山 洋介