Investigation of radiosensitivity enhanced by inflammatory responses after irradiation based on a cell-killing model considering non-targeted effects

非標的効果を考慮した細胞致死モデルに基づく、放射線照射後の炎症効果により増強された放射線感受性の調査

高橋 玲*; 嵯峨 涼*; 松谷 悠佑  ; 長谷川 和輝*; 福井 呂満*; 細川 洋一郎*

Takahashi, Rei*; Saga, Ryo*; Matsuya, Yusuke; Hasegawa, Kazuki*; Fukui, Roman*; Hosokawa, Yoichiro*

放射線照射後の炎症反応は抗酸化活性を誘導し、癌細胞に放射線抵抗性をもたらす。先行研究において、ヒアルロナン合成阻害剤(4-MU)が炎症反応を抑制することを観察したが、そのメカニズムはまだ解明されていない。そこで、細胞致死モデルを用いて、4-MUにより誘導される放射線増感メカニズムを解明することを目的とした研究を進めた。研究では実験も行い、培養されたヒト線維肉腫細胞に対して、100M 4-MUならびに細胞間シグナル阻害剤(1%DMSOまたは40M c-PTIO)を添加処理後にX線を照射し、コロニー形成法によって線量対生存率の関係を測定した。また、非標的効果を考慮するよう開発された統合型細胞致死モデル(IMKモデル)を用いて、実験結果を解析した。細胞実験の結果から、4-MU処理と照射の組み合わせは細胞生存を有意に減少させることがわかり、生存率の低下は、DMSOまたはc-TPIOの存在下で抑制された。一方、このような細胞死の増強は主に非標的効果によるものであることがモデル解析によって示され、この結果から4-MU治療によって促進される放射線増感が主に非標的効果の蓄積に起因することも示唆された。

Inflammatory responses after irradiation induce antioxidant activity, leading to radioresistance in cancer cells. In our previous study, it was found that a hyaluronan synthesis inhibitor (4-MU) can suppress inflammatory responses, however the underlying mechanisms are still unknown. In this study, we aimed to clarify the radiosensitization mechanism induced by 4-MU in the application of cell-killing models. In terms of in vitro experiments, cultured human fibrosarcoma cells were exposed to X-rays in presence of 100 M 4-MU and scavenger of intercellular signalling (1% DMSO, 40 M c-PTIO), and we measured the relation between dose and cell viability by means of colony assay. The experimental results were also interpreted by using integrated cell-killing model which has been developed so as to consider non-targeted effects. From the experiments, it was found that a combination of 4-MU treatment and irradiation significantly reduced the cell survival. This reduced viability was suppressed in the presence of DMSO or c-TPIO. Meanwhile, the model analysis showed such an increase of cell-killing is predominantly attributed by non-targeted effects. These results suggest that the radiosensetization promoted by 4-MU treatment is predominantly attributed to the accumulation in non-targeted effects.