Target irradiation of individual cells using focusing heavy-ion microbeam

集束式重イオンマイクロビームを用いた細胞への照準照射

舟山 知夫; 坂下 哲哉; 横田 裕一郎; 小林 泰彦

Funayama, Tomoo; Sakashita, Tetsuya; Yokota, Yuichiro; Kobayashi, Yasuhiko

重イオンが細胞に及ぼす影響を明らかにするためには、細胞を正確に狙い、あらかじめ設定した個数のイオンを照射することができる、細胞照射用重イオンマイクロビーム装置が必要になる。そこで、私たちの研究グループでは、これまでコリメーション式重イオンマイクロビーム装置を用いた細胞照射応答の研究を進めてきた。しかし、コリメーション式重イオンマイクロビーム装置では、照準できるビームサイズに限界があった。そこで、原子力機構TIARAのAVFサイクロトロンの垂直ビームラインに、四重極磁気レンズで重イオンビームを最小径1mまで微小化し、大気取り出しをすることができる新たなマイクロビーム装置を設置した。この装置を用いて、細胞への照準照射を実現するために、ビームライン直下に細胞照準用倒立顕微鏡と、細胞試料用電動ステージを設置した。このシステムを用いてHeLa細胞への照準照射実験を行い、細胞にヒットしたイオンの位置を確認したところ、細胞は3m以下に集束したビームで正確に照射されていた。これらの結果は、集束式重イオンマイクロビームによる細胞への照準照射技術が確立できたことを意味する。

Localized irradiation of specific regions within organisms using heavy-ion microbeam systems provides an attractive means of investigating the mechanism of heavy-ion radiation action. Therefore, we developed focusing heavy-ion microbeam system at JAEA-Takasaki. The system can focus heavy-ion beam to minimum 1 micrometer in vacuum using a quadruplet quadrupole lens system, and equipped with a beam scanner for fast hitting of single ion to micron scaled samples. To irradiate this finer beam to individual cells, a cell targeting system, which equipped with an automatic microscope and the set of stages, was designed and installed under the beam extraction window. Using the system, HeLa cells cultured on a film of ion track detector were irradiated. The tracks of traversed ion were visualized after irradiation, and hit position was confirmed. The ions were well focused and hit on targeted cells precisely. The result indicated that our system can target and irradiate individual cells.