ミトコンドリアダイナミクスが細胞の放射線感受性に与える影響とその分子基盤の解明

阐明线粒体动力学对细胞放射敏感性的影响及其分子基础

基本信息

批准号：
17K10465
负责人：
山盛徹
金额：
$ 3万
依托单位：
Hokkaido University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2017
资助国家：
日本
起止时间：
2017-04-01 至 2018-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

近年、ミトコンドリア形態の変化が細胞のストレス応答に大きな影響を与えていることが明らかになりつつあるものの、細胞の放射線応答との関連についてはこれまでほとんど検討されていない。申請者は、“ミトコンドリアダイナミクス”と呼ばれるミトコンドリア形態調節機構が、細胞の放射線感受性ならびに放射線による細胞死の誘導に寄与しているのではないかと考え、本研究によりこの仮説の検証を行った。マウス乳癌由来EMT6細胞において、ミトコンドリア分裂調節タンパク質であるDrp1およびFis1、ミトコンドリア融合調節タンパク質であるMfn2およびOpa1の発現をshRNAにより安定的に抑制したノックダウン(KD)株を作出した。それぞれの株においてミトコンドリア形態を観察したところ、Drp1およびFis1 KD株では明らかにミトコンドリア形態が伸張し、逆にMfn2およびOpa1 KD株では短く断片化したミトコンドリア形態を示した。これらの細胞の放射線感受性をコロニー形成法により評価したところ、Drp1およびFis1 KD株では放射線感受性の低下が観察された一方で、Mfn2およびOpa1 KD株はコントロール細胞と同程度の放射線感受性を示した。この放射線感受性低下の原因を明らかにするため、細胞分裂異常に伴う細胞死である分裂期崩壊に着目し検討を行った。その結果、X線照射後に誘導される分裂期崩壊が、Drp1およびFis1のKDにより有意に減少した。したがって、放射線照射後に生じる分裂期崩壊が低下することが、これらの分子のKDによる放射線感受性の減少に寄与している可能性が示唆された。本研究の結果、計画立案当初の仮説を支持する結果が得られた。このことは、ミトコンドリアダイナミクスを標的としたがん放射線治療の改善や新規併用療法の開発など、今後の新たながん治療戦略開発への足がかりとなることが期待される。

尽管近年来已经很明显，线粒体形态的变化对细胞应激反应有重大影响，但到目前为止，尚未研究与细胞辐射反应的关联。申请人认为，称为“线粒体动力学”的线粒体形态调节机制可能有助于诱导细胞辐射敏感性和辐射引起的细胞死亡，并使用本研究检验了这一假设。在小鼠乳腺癌衍生的EMT6细胞中，产生了敲低（KD）菌株，其中线粒体有丝分裂调节蛋白DRP1和FIS1的表达以及线粒体融合调节蛋白MFN2和OPA1被SHRNA稳定抑制。在每种菌株中观察到线粒体形态，线粒体形态在DRP1和FIS1 KD菌株中明显扩展，而MFN2和OPA1 KD菌株显示出短暂的，碎片的线粒体形态。通过菌落形成评估这些细胞的放射敏性，尽管DRP1和FIS1 KD菌株显示出辐射敏感性的降低，但MFN2和OPA1 KD菌株显示出与对照细胞相似的放射线敏感性。为了阐明降低辐射灵敏度的原因，我们集中于有丝分裂相衰减，这是与细胞分裂异常相关的细胞死亡。结果，DRP1和FIS1 KD显着降低了X射线照射后诱导的有丝分裂破坏。因此，有人提出，辐射辐射后发生的有丝分裂相衰减的减少可能有助于这些分子的辐射敏感性降低。这项研究的结果支持最初计划的假设。预计这将为未来开发新的癌症治疗策略的发展提供垫脚石，例如改善靶向线粒体动力学和开发新组合疗法的癌症辐射疗法。