重粒子線トラック構造から推定されるDNA損傷スペクトルとその生物学的意義

DNA damage spectrum estimated from track structure of heavy ions and its implications for biological consequences

渡辺 立子; 佐藤 理*; 久保田 あさ子*; 船曳 淳*; 斎藤 公明  

Watanabe, Ritsuko; Sato, Osamu*; Kubota, Asako*; Funabiki, Jun*; Saito, Kimiaki

われわれは、エネルギー付与の構造とDNA損傷の初期生成スペクトル(損傷数及び損傷間の位置関係)との関係を明らかにすることは、生物影響上重要なDNA損傷を特定し、さまざまな条件下での放射線影響を推測するうえで重要であると考え、重粒子線やX線のトラックの微細構造,細胞中でのDNA損傷の生成メカニズムのモデルに基づいて、DNA損傷生成過程をシミュレーションするシステムを構築し、エネルギー付与の微視的な分布とDNA損傷との関係を調べている。発表では、おもに炭素線等の重粒子線についての、具体的な結果を示す。また、エネルギー付与の分布,損傷生成過程(直接作用と間接作用),DNAの形態等の、放射線影響の初期過程においてDNA損傷スペクトルを決定付けると考えられる因子の寄与に関する知見について述べる。この上で、DNA損傷スペクトルや損傷分布と細胞死等の生物効果との関連性について議論したい。本発表は、放射線作用の初期過程に関するワークショップにおける講演である。

The purpose of our study is to estimate the yields and the configuration of radiation-induced DNA damages and further to relate the estimated clustered DNA damage with biological consequences. We have developed the Monte Carlo simulation code system to estimate radiation-induced DNA damage spectrum which starts from detailed track structure by considering the direct and indirect actions in cellular environment for X-rays and heavy ions. In our presentation, the calculated DNA damage spectrum for heavy ions as C ions will be shown. Analysis on the contribution of energy deposition pattern, higher-order structure of DNA, direct and indirect action to the DNA damage spectrum will be also shown. The damage spectrum as a function of LET will be discussed with comparison with experimental data on LET-RBE relationship of cell death.