Irradiation of mammalian cultured cells with a collimated heavy-ion microbeam

重イオンマイクロビームによる哺乳動物細胞の照射効果

舟山 知夫; 和田 成一; 小林 泰彦; 渡辺 宏*

Funayama, Tomoo; Wada, Seiichi; Kobayashi, Yasuhiko; Watanabe, Hiroshi*

重イオンの生物作用を解明を目的に、細胞を一つ一つ重イオンで照射することができるマイクロビームシステムを確立した。イオン飛跡検出用プラスチックCR-39で作った照射容器で培養したCHO-K1細胞を蛍光染色で自動認識し、その位置座標をもとに、細胞を個別にArイオンで照準照射した。照射後、照射容器の底のCR-39の裏側を37Cのアルカリエタノール溶液で処理し、細胞を生かしたまま飛跡を可視化することに成功した。可視化した飛跡と、細胞の顕微鏡画像を重ね合わせ、細胞にヒットしたイオンの数の位置を正確に検出した。アルゴンイオンで照射した細胞では、照射による細胞増殖の阻害が引き起こされていた。加えて、細胞核にアルゴンイオンが一つヒットしただけで、細胞の増殖が非常に強く阻害されることを明らかにした。

As the first step for the analysis of the biological effect of heavy charged-particle radiation, we established a method for the irradiation of individual cells with a heavy ion microbeam apparatus at JAERI-Takasaki. CHO-K1 cells attached on the thin film of ion track detector, CR-39, were automatically detected under fluorescent microscope, and irradiated individually with Ar ion (11.5 MeV/u, LET=1260 keV/m) microbeam. Without killing the irradiated cells, trajectories of irradiated ions were visualized as etch-pits by treatment of CR-39 with alkaline-ethanol solution at 37C. The exact positions of ion hits were determined by overlaying images of both cells and etch-pits. The cells that were irradiated with argon ions showed a reduced growth in post-irradiate observations. Moreover, a single hit of an argon ion to the cell nucleus resulted in strong growth inhibition. These results tell us that our truthful irradiation method now enables us to start a precise study of the cellular response of high-LET radiation effects on cells.