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生活の中の放射線利用; 生命科学・農業へのイオンビーム利用

Radiation application to our lives; Ion-beam application to life science and agriculture

田中 淳

Tanaka, Atsushi

高崎量子応用研究所イオン照射研究施設(TIARA)における生命科学や農業へのイオンビーム利用研究についての動向と現状を解説する。イオンビームの先行研究として立ち上がった放射線抵抗性細菌の研究では、新規の修復促進タンパク質PprAを発見し、遺伝子工学用試薬として実用化された。イオンビームを用いた品種改良では、今までに得難かった新しい突然変異を高頻度で得やすいという特徴を見いだし、我が国独自の育種技術として普及が進んでいる。イオンをマイクロビーム化させて細胞一つ一つに照射する技術は、放射線バイスタンダー効果を解明する優れた研究手法となりつつあるとともに、次世代の粒子線治療への基盤技術として位置付けられる。また、ラジオアイソトープ(RI)をドラッグデリバリーシステム(DDS)に組込み、新しいがん診断・治療薬剤として利用される可能性が見いだされてきた。イオンビームの「観る」能力を発揮し、植物の栄養物質の動態を自然なままで観察できるポジトロンイメージングや1つの細胞中での微量物質を同定できるマイクロPIXEも他の方法では行えない新しい測定・解析技術である。

In the field of biotechnology and medical application, functional analysis of proteins involved in DNA repair and replication has been progressed. The ion beam breeding technique, which was developed in JAEA for the first time in the world as a new mutation induction technology, has been applied for many varieties of plants and microorganisms such as flower, crop, vegetable, yeast, alga and fungus. The collimating heavy-ion microbeam system at JAEA-Takasaki has provided target irradiation of heavy charged particles to biological material at atmospheric pressure using a minimum beam size 5 mm in diameter. No-invasive imaging methods are powerful tools for biology and medical diagnosis. The Positron Emitting Tracer Imaging System (PETIS) is one of such methods and it visualizes the distribution of positron-emitting radioisotope in intact plants like a video camera in order to understand plant nutrition. The in-air micro-PIXE system has also been used for investigation of elemental analysis in a cell for medical diagnosis such as Asbestos. A new radionuclide for medicine such as Cu-64 and Br-76, was produced by using AVF cyclotron and studied for the diagnosis of cancer by positron emission tomography, PET.

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