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発光ダイオード（LED）の波長強度可変装置による癌細胞制御と細胞保護に関する研究

利用发光二极管（LED）波长强度可变装置进行癌细胞控制和细胞保护的研究

基本信息

批准号：
15K19858
负责人：
寺奥大貴
金额：
$ 2.5万
依托单位：
The University of Tokushima
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2015
资助国家：
日本
起止时间：
2015-04-01 至 2016-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-15K19858/
关键词：
LED Cell cycle 光受容体

项目摘要

LED(light emitting diode)は、安価で耐久性に優れ、波長や強度の設定が容易である特徴を有し、臨床応用が期待される。我々はこれまでにLED光単独で癌細胞制御が可能となり得ることを報告している(Anticancer Res. 2014)。しかしながら、波長や強度による種々の細胞株に与える効果に関して報告ごとに実験条件にばらつきがあり、依然不明な点が多いことが課題であった。本研究ではLED光の細胞障害、細胞保護に関与する至適条件の検索や癌腫特異性を検討するとともに、その分子メカニズムを解明することを目的とした。まず癌腫特異性の検討では465nmLED光は大腸癌細胞の増殖をエネルギー依存的に抑制(p<0.05)し、AnnexinV/PI染色でアポトーシス細胞の増加を認め、またFAS・Caspase3・Caspase8 mRNAの発現上昇(p<0.05)を認め、アポトーシス経路の活性化が示唆された。一方で膵癌細胞に対しては、同様に細胞増殖抑制効果を認めた(p<0.05)が、Caspase3発現に変化を認めず、CCND1 mRNA発現の低下を認めた(p<0.001)。細胞周期の検討ではG2/M期の細胞数減少を認め、細胞周期の停止が示唆され、癌腫による異なるメカニズムによる抗癌作用を認めた。また大腸癌細胞株においては465nmLED光と5-FUの併用で細胞増殖抑制の相乗効果を認め、さらにLED光の作用メカニズムとして光受容体として知られるオプシン3(opn3)に着目したところ、細胞増殖抑制に伴ってopn3発現の低下を認めた。細胞保護効果について我々はこれまでに小腸細胞、線維芽細胞での検討を行ってきたが、今回、マウス肝より初回分離培養した肝細胞での検討を行い、635nmLED光によるpERK, CCND1発現の増加と、Caspase3発現の低下を認め、肝細胞に対する細胞保護効果が示唆された。また、小腸細胞に5-FU投与した障害モデルにおいても検討を行ったが、525nm,625nm光による細胞保護効果は認めなかった。

LED(light emitting diode) has excellent durability, wavelength and intensity setting, and clinical application is expected. We report that LED light alone may inhibit cancer cells (Anticancer Res. 2014). The results of the study were reported on the cell lines with different wavelengths and intensities. The aim of this study is to investigate the cellular damage, cytoprotection, and molecular mechanisms associated with the detection of cancer specificity under optimal conditions. Cancer-specific analysis showed that 465 nm LED light inhibited the proliferation of colorectal cancer cells (p<0.05), Annexin V/PI staining increased the number of colorectal cancer cells, FAS, Caspase3, Caspase8 mRNA expression increased (p<0.05), and activation of colorectal cancer cells was also detected. The expression of Caspase3 and CCND1 mRNA was significantly lower in both groups (p <0.05). Cell cycle progression, cell count reduction in G2/M phase, cell cycle arrest, cancer differentiation, and anticancer effects The effect of combination of 465 nm LED light and 5-FU on proliferation inhibition of colorectal cancer cell line was identified. The effect of LED light on proliferation inhibition of colorectal cancer cell line was identified. Cell protective effects were studied in small intestine cells, linear germ cells, liver cells, primary isolation and culture of hepatocytes, increased expression of pERK, CCND1, decreased expression of Caspase3, and hepatocyte protective effects were studied in 635 nm LED light. 5-FU can be administered to small intestine cells to protect cells from damage caused by 525nm,625nm light.