Nonhomologous end-joining repair plays a more important role than homologous recombination repair in defining radiosensitivity after exposure to high-LET radiation

高LET重イオン誘発DNA損傷の修復における非相同末端結合修復の重要性

高橋 昭久*; 久保 誠*; Ma, H.*; 中川 彰子*; 吉田 由香里*; 磯野 真由*; 金井 達明*; 大野 達也*; 古澤 佳也*; 舟山 知夫; 小林 泰彦; 中野 隆史*

Takahashi, Akihisa*; Kubo, Makoto*; Ma, H.*; Nakagawa, Akiko*; Yoshida, Yukari*; Isono, Mayu*; Kanai, Tatsuaki*; Ono, Tatsuya*; Furusawa, Yoshiya*; Funayama, Tomoo; Kobayashi, Yasuhiko; Nakano, Takashi*

DNA二本鎖切断(DSB)は相同組換え(HR)と非相同末端結合(NHEJ)により修復される。重粒子線治療における放射線増感剤の標的候補を明らかにすることを目的とした。がん抑制遺伝子p53欠損マウス胚線維芽細胞由来の野生型細胞, HR修復欠損細胞, NHEJ修復欠損細胞,二重修復欠損細胞を用いた。各細胞にX線,炭素線,鉄線,ネオン線,アルゴン線を照射し、コロニー形成法で生存率を調べた。10%生存率線量値(D10値)を用いて、増感比は(野生型細胞のD10値)/(修復欠損細胞のD10値)の式で算出した。D10値はいずれの線質においても、野生型細胞HR修復欠損細胞NHEJ修復欠損細胞二重修復欠損細胞の順に低くなった。HR修復欠損による増感比はLET無関係に一定で約2であった。一方、NHEJ修復欠損の増感比はLETが高くなるに従い減少するものの、HR修復欠損よりも高い増感効果を示した。高LET放射線の高RBEの要因はNHEJ修復の抑制と誤修復であり、炭素線における増感剤の主要な標的候補はNHEJ修復であることが示唆された。

To clarify whether high-LET radiation inhibits all repair pathways or specifically one repair pathway, studies were designed to examine the effects of radiation with different LET values on DNA DSB repair and radiosensitivity. Embryonic fibroblasts bearing repair gene KO were exposed to X rays, carbon-, iron-, neon- and argon-ion beams. Cell survival was measured with colony-forming assays. The sensitization enhancement ratio (SER) values were calculated using the 10% survival dose of wild-type cells and repair-deficient cells. Cellular radiosensitivity was listed in descending order: double-KO cells NHEJ-KO cells HR-KO cells wild-type cells. Although HR-KO cells had an almost constant SER value, NHEJ-KO cells showed a high-SER value when compared to HR-KO cells, even with increasing LET values. These results suggest that with carbon-ion therapy, targeting NHEJ repair yields higher radiosensitivity than targeting homologous recombination repair.