Involvement of cell-to-cell communication in anticancer effect of microbeam radiation therapy

细胞间通讯参与微束放射治疗的抗癌作用

• 批准号: 21K07737
• 负责人: 小嶋 光明
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Oita University of Nursing and Health Sciences
• 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-21K07737/
• 关键词: X線マイクロビーム; バイスタンダー効果; レスキュー効果; DNA二重鎖切断; ギャップ結合; マイクロビーム放射線療法; 放射線誘発バイスタンダー効果; 放射線誘発レスキュー効果; DNA損傷; 細胞死

マイクロビーム放射線療法(MRT)は新しい放射線治療法として期待されている。数十μm幅に絞った微小X線ビームを「すだれ状」に照射することで、正常組織を守りつつ、がん組織を完全に破壊することがMRTの手法である。本研究ではMRTの抗がん効果の仕組みとして「がん組織ではX線が照射された細胞（照射細胞）から周囲の非照射細胞にバイスタンダー因子が伝達され死滅する（バイスタンダー効果説）。正常組織では照射細胞に周囲の非照射細胞からレスキュー因子が伝達され形態が守られる（レスキュー効果説）」という仮説を立て、細胞レベルでの実験を中心に検証することを目的とした。2021年度はヒト正常胎児肺由来繊維芽細胞（WI38）とヒト肺胞基底上皮腺がん細胞（A549）のそれぞれの細胞集団に、1GyのX線を照射野面積を変えて照射し、照射細胞1個当たりのDNA二重鎖切断（DSB）数を比較した。その結果、WI38では照射野面積が小さいとDSB数が顕著に減少していたが、 A549では同様の傾向は見られなかった。これらの結果から、正常細胞集団では照射野面積が小さくなると（照射細胞が非照射細胞に完全に囲まれている状態）とレスキュー効果が生じる可能性を見出した。2022年度はレスキュー効果のメカニズムを明らかにするために、WI38に維持されている細胞間情報伝達機構（ギャップ結合）をリンデンで阻害し、照射野面積とDSB数の関係を検討した。その結果、リンデンの有無に関わらず、DSB数は照射野面積に依存していた。この結果はレスキュー効果にギャップ結合のみが関与しているわけではないことを意味している。次年度は細胞外情報伝達因子とレスキュー効果の関係を調べるとともに、正常・がん混合細胞を用いて「すだれ状」照射を行い、MRTにレスキュー効果とバイスタンダー効果がどのように関与しているのかを明らかにしたいと考えている。

微束放射治疗（MRT）有望成为一种新的放射治疗方法。 MRT是一种通过用宽度缩小到几十微米的微小X射线束照射来完全破坏癌组织同时保护正常组织的方法。这项研究描述了 MRT 抗癌作用背后的机制：“在癌症组织中，旁观者因子从受 X 射线照射的细胞（受照射细胞）传播到周围未受照射的细胞（我们假设在正常情况下也是如此）。在组织中，救援因子从周围未受辐射的细胞传递到受辐射的细胞，并且其形态得以保留（救援效应理论），我们旨在通过细胞水平的实验来验证这一点。 2021年，对不同照射野面积的人正常胎肺源性成纤维细胞（WI38）和人肺泡基底上皮腺癌细胞（A549）各细胞群照射1 Gy的X射线，照射细胞数为比较每片 DNA 双链断裂 (DSB)。结果，在WI38中，当照射野面积小时，DSB的数量显着减少，但在A549中没有观察到类似的趋势。从这些结果中，我们发现，当照射野面积变小时（受照射的细胞完全被未受照射的细胞包围），正常细胞群中可能会出现救援效应。 2022年度，为了明确救援效果的机制，我们用林丹抑制了WI38中维持的细胞间通讯机制（间隙连接），并研究了照射野面积与DSB数量之间的关系。因此，无论是否存在林丹，DSB 的数量都取决于照射野面积。这一结果表明间隙连接并不是唯一参与救援效应的连接。明年，我们将研究细胞外信号转导因子与救援效应之间的关系，并使用正常细胞和癌细胞的混合物进行“盲”照射，以研究救援和旁观者效应如何参与MRT。知道发生了什么事。

项目成果

The response of DNA damage in normal human cell populations locally irradiated with X-ray microbeams.

X 射线微束局部照射正常人体细胞群中 DNA 损伤的反应。

• 发表时间: 2022
• 作者: Ojima M;Ito A;Usami N;Ohara M;Suzuki K;Kai M.
• 通讯作者: Kai M.

Considering the anticancer effect of microbeam radiotherapy from the viewpoint of cell-to-cell communication -Comparison of the survival rates between normal and cancer cells after non-uniform X-irradiation-

从细胞间通讯的角度考虑微束放射治疗的抗癌效果 -非均匀X射线照射后正常细胞和癌细胞存活率的比较-

• 发表时间: 2022
• 作者: Ojima M;Ito A;Usami N;Ohara M;Suzuki K;Kai M.
• 通讯作者: Kai M.

X線マイクロビームを用いた放射線に対するヒト正常・がん細胞集団の応答-マイクロビーム放射線療法の抗がん効果を考えるための基礎研究-

人类正常细胞群和癌细胞群对 X 射线微束辐射的反应 - 考虑微束放射治疗的抗癌作用的基础研究 -

• 发表时间: 2022
• 作者: 5.小嶋光明;伊藤敦,鈴木啓司;宇佐美徳子;大原麻希;甲斐倫明
• 通讯作者: 甲斐倫明