Analysis of heavy-ion induced bystander effect using microbeam irradiation

重イオンマイクロビームを用いたバイスタンダー効果の解析

舟山 知夫; 和田 成一*; 柿崎 竹彦; 浜田 信行*; 横田 裕一郎; 坂下 哲哉; 小林 泰彦

Funayama, Tomoo; Wada, Seiichi*; Kakizaki, Takehiko; Hamada, Nobuyuki*; Yokota, Yuichiro; Sakashita, Tetsuya; Kobayashi, Yasuhiko

重イオンマイクロビーム照射が引き起こす細胞の増殖阻害におけるバイスタンダー効果の機構を明らかにするために、放射線の直接照射効果において重要な役割を果たすDNA二重鎖切断に着目した研究を実施した。CHO-K1細胞に、Arイオンマイクロビーム(11.5MeV/u, LET=1260keV/m)を照射し、バイスタンダー細胞で生成するDNA二重鎖切断を、その分子マーカーであるリン酸化ヒストンH2AX(H2AX)を指標に可視化した。照射後に30分以上の照射後培養を行った細胞では、H2AX陽性細胞頻度が、非照射対照と比べ、3-4%の増加を示した。この結果は、重イオンマイクロビーム照射がH2AXリン酸化においてバイスタンダー効果を引き起こすことを意味する。H2AXはDNA二重鎖切断の指標であることから、重イオンマイクロビーム照射が直接照射された細胞のみならずバイスタンダー細胞にもDNA二重鎖切断を引き起こすことが示唆された。

To explore a mechanism underlying bystander growth inhibition induced by heavy-ion microbeam radiation, we focused on DNA double strand breaks (DSBs), which are known as a trigger of various radiation response of direct hit cells. We irradiated by 5 count of Ar ion microbeam (11.5 MeV/u, LET=1260 keV/m), and induction of DSBs were visualized by immunostaining of phospohlylated histone H2AX (H2AX), which is known as a molecular marker of DSBs. The samples with the postincubation time longer than 30 minutes showed increased frequency of H2AX positive cells compared with medium-irradiated control sample in a range of 3-4%. This result suggested that the heavy ion irradiation induced bystander effect on the phosphorylation of histone H2AX in CHO-K1 cells. As H2AX is a molecular marker of DSBs, the result suggests that heavy-ion radiation induces DSBs not only on direct hit cells, but on bystander cells.