Research projects

We have conducted both clinical and basic research for the optimization and further development of heavy ion radiotherapy. Specifically, in the clinical study, we analyzed the adverse effect on the skin in the patients with locally advanced malignant bone and soft tissue tumors treated with heavy ion radiotherapy. We evaluated the correlation between the severity of acute skin reactions after heavy particle therapy and skin dose parameters, and found that dermatitis grade and maximum dose (Dmax), source-target distance (STD), and area irradiated with 40 Gy (RBE) (S40) were predictors of acute skin reactions. In basic research, we have elucidated for the first time in the world the molecular mechanism by which the expression of PD-L1, a molecule that plays a central role in the anti-tumor immune response, is induced by DNA double-strand breaks and published it in Nature Communication.

昨年度に引き続き、糖及び脂肪酸添加によるβ細胞の機能疲弊及び分化転換のin vitro培養モデルを用いて、下記に示す科学的知見(トランス クリプトーム及びより詳細な細胞機能)の収集を、急性毒性(数日レベル)、慢性毒性(数週間レベル)の観点から実施した 実績1 トランスクリプトーム解析）昨年度得られた急性もしくは慢性の過栄養ストレス条件下で培養した膵β細胞株MIN6-c4のトランスクリプトーム解析の結果に関して、種々の条件で主成分分析を行い、急性あるいは慢性過栄養ストレス選択的に発現変動する遺伝子の抽出が可能か検討した。その結果、網羅的遺伝子解析結果を対象とする主成分分析では、基本的には、急性と慢性応答で類似した変動をする遺伝子が抽出されてくることが多く、何らかの「フィルター」を設定した上で、主成分分析を行う必要があることが示唆された。 実績2 昨年度確立したATP/ADPレベルアッセイを行った結果、急性の過栄養ストレス負荷と慢性の過栄養ストレスの負荷で、可逆性あるいは可塑性の観点から応答性が異なる可能性を示唆するデータを得た。

放射線照射によって生じるDNA二本鎖切断（DSB）は細胞の運命を左右する重篤なDNA損傷の一つである。申請者はDSB修復経路選択性の研究を行う中で、G2期細胞ではNHEJが修復の第一経路であり、NHEJが停滞・遅延した場合に、CtIP/MRE11依存的にHRへと移行することを報告してきた（Shibata, EMBO, 2011; Shibata, MolCell, 2014）。一方、他グループの研究から、転写活性領域に生じたDSBはHRにより優先的に修復されることが示されているAymard, NSMB, 2014)。そこで本研究では、転写活性領域に生じたDSBがどのような分子機構を経てHRの開始を導くかを明らかにすることを目的とする。本研究では、転写と共役したHR開始に必要な分子メカニズムの解明を目的とし、申請者がこれまでに発見した転写と連携する新規HR候補因子について、１）DNA損傷部位へのリクルート、２）DNA損傷依存的DNARNAハイブリッドの生成、３）DNA end resectionの過程における分子メカニズムを解析している。これまでの研究により、東京大学・安原崇哲助教との共同研究によって見出された転写共役型HR促進因子であるRAD52/XPGが、G2期細胞における転写共役型DSB修復に関わることを明らかにした（Yasuhara et al.& Shibata, Cell, 2018 *co-corresponding author）。G2期における転写共役型修復を解析する一方で、G1期細胞における役割についても研究の幅を広げ、本研究課題を発展させている。G1期では特にRAP80が転写共役型のDSB修復機構において重要な役割を果たすことを見出しており、現在その分子機構の解析を行っている。

Among the several IR-induced mutations, chromosomal translocation is one of the critical mutations, however, the conventional assay requires a highly-trained skill. Here, we aim to establish a new method to measure chromosomal translocation by using a site specific endonuclease, I-Ppo1. HT1080 cells, which express an inducible I-Ppo1 vector, were used in this study. I-PpoI was induced by 4-OHT treatment. The efficiency of translocation was accessed by PCR using primer sets between rDNA and DAB1 locus, however, an obvious signal was not detected by the primer sets. By considering other data, we concluded that more efficient digestion is required to detect I-PpoI induced translocation.