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JAEA-Review-2010-065.pdf:15.99MB - 日本原子力研究開発機構

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3-38<br />

Analysis of Lethal Effect Mediated by Low Dose<br />

Irradiation Induced-Secreted factors in Glioma cells<br />

S. Wada a) , A. Baden a) , E. Nakagawa a) , T. Kakizaki a) , T. Funayama b) , T. Sakashita b) ,<br />

Y. Kobayashi b) and N. Ito a)<br />

a) Department of Veterinary Medicine, Kitasato University,<br />

b) Radiation-Applied Biology Division, QuBS, <strong>JAEA</strong><br />

So far, we clarified that low dose ion beam irradiation induced enhanced lethal effect and this phenomenon related with<br />

sphingomyelinase (SMase). In this study we investigated if the enhanced lethal effect induced by low dose ion beams was<br />

involved in secreted materials, so-called bystander effect. In medium transfer experiments surviving fraction by X-ray and<br />

carbon beam irradiation decreased and DNA damage by low dose X-ray irradiation was induced. On the other hand, these<br />

effects were inhibited by SMase inhibitor. This result indicates that bystander effect considerably contributes enhanced<br />

lethal effect induced by low dose radiation and SMase effects at the upstream of this signal transduction.<br />

1. はじめに<br />

これまでに低線量炭素線照射による生存率は、高線<br />

量域の生存曲線からの外挿値よりも低い値を示し、低<br />

線量炭素線照射でも高い細胞致死効果が得られること<br />

を明らかにし、この低線量炭素線照射による細胞致死<br />

効果の増強のメカニズには細胞膜応答分子のスフィン<br />

ゴミエリナーゼが関与することを明らかにしてきた。<br />

さらに、放射線照射後に細胞内にラジカル種が産生さ<br />

れることとこのラジカル種の産生はスフィンゴミエリ<br />

ナーゼ阻害剤によって抑制されることも明らかにして<br />

きた。しかしながら、この細胞致死効果の増強メカニ<br />

ズムが直接照射を受けた細胞に過剰なシグナル伝達が<br />

誘導されたためか、照射細胞からの何らかのシグナル<br />

伝達因子によって(バイスタンダー効果)細胞内に過<br />

剰なシグナル伝達が誘導されたかは明かでない。<br />

そこで、細胞致死効果の増強メカニズムの細胞外か<br />

らのシグナル伝達因子の影響について解析した。特に、<br />

腫瘍細胞では細胞外からのシグナル伝達においてギャ<br />

ップジャンクションの様な細胞間伝達機構は破綻して<br />

いることが多いため、細胞外に放出される液性因子の<br />

関する機構について解析を行った。<br />

2.実験方法<br />

グリオーマ細胞を用い、AVF サイクロトロンによっ<br />

て加速された 220 MeV C 5+ (LET=108 keV/μm)を照射<br />

した。また、対照の放射線として X 線を用いた放射線<br />

応答も解析した。細胞外放出因子による細胞致死効果<br />

を解析するため、X 線および炭素線照射した細胞を 1<br />

時間培養後、その培養液のみを回収し、非照射細胞に<br />

添加し 1 時間培養後に colony formation assay を用いて、<br />

細胞致死効果を算出した(培養液交換実験)。さらに、<br />

細胞外放出因子による細胞致死効果のスフィンゴミエ<br />

リナーゼの関与を解析するため、スフィンゴミエリナ<br />

ーゼ阻害剤による細胞致死効果の解析も行った。また、<br />

低線量 X 線照射について細胞外放出因子による細胞障<br />

害を DNA2 本鎖切断について γH2AX のリン酸を観察す<br />

ることにより評価した。<br />

3. 結果および考察<br />

低線量域での X 線および炭素線照射における細胞外<br />

放出因子による細胞致死効果を観察した(Fig. 1)。いず<br />

れの放射線においても、培養液交換によって生存率の<br />

有意な低下が観察された。さらに、照射細胞をスフィ<br />

ンゴミエリナーゼ処理したとき、非照射細胞に誘導さ<br />

<strong>JAEA</strong>-<strong>Review</strong> <strong>2010</strong>-065<br />

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れる細胞死が抑制され、生存率がコントロールレベル<br />

まで回復した。この結果は、いずれの放射線も低線量<br />

照射によって細胞外放出因子によって細胞死が誘導さ<br />

れ、この細胞致死誘導機構にもスフィンゴミエリナー<br />

ゼが関与することを示唆している。これまでに照射後<br />

にラジカル種の産生とそのラジカル種の産生にはスフ<br />

ィンゴミエリナーゼが関与したため、非照射細胞に生<br />

成される DNA 損傷を観察したとき(Fig. 2)、培地交換<br />

90 分後に DNA 損傷が生成され、この DNA 損傷生成は<br />

スフィンゴミエリナーゼ阻害剤によって抑制された。<br />

これらのことから、低線量放射線照射による細胞致<br />

死効果増強機構にはいずれの放射線においてもバイス<br />

タンダー効果の寄与が大きいと考えられ、さらに、こ<br />

の機構にはスフィンゴミエリナーゼがシグナル伝達過<br />

程のかなり上流で関与することが推察された。<br />

Fig. 1 Killing effect of media transfer from irradiated<br />

culture.<br />

DNA damage rate<br />

Fig. 2 DNA damage induction in non-irradiated culture<br />

by transferring media from X-ray irradiated culture.

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