Target irradiation of individual cells using focusing heavy-ion microbeam of JAEA-Takasaki

原子力機構の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

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、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マイクロビーム装置を設置した。次に、細胞への照準照射技術を確立することを目的に、このシステムを用いたHeLa細胞への照準照射実験を行った。蛍光染色した細胞をイオン飛跡検出プラスチックCR39のフィルム上に細胞に播種し、画像解析で個々の細胞位置を自動検出した。その後、それぞれの細胞に集束ネオンイオンを照射した。照射後、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。これらの結果から、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を確立できたと考えられた。

We had developed the heavy-ion focusing microbeam system for analyzing the mechanism of heavy-ion radiation action. The system can focus heavy-ion beam to minimum one micrometer in vacuum. To irradiate this finer beam to the specific region of individual cells, a cell targeting system was designed and installed under the beam extraction window. Using the system, irradiation of HeLa cells was carried out. The cytoplasm of cells were stained with CellTracker Orange fluorescent dye and inoculated on a film of ion track detector. The positions of each target cell were extracted from the fluorescent cell image using image analysis code. The cells were, thereafter, targeted and irradiated with focusing Ne ion beam. After irradiation, the track of traversed ion was visualized and hit positions of ion were confirmed. The ions were well focused and hit on cells precisely. Therefore, we concluded that our system can target and irradiate individual cultured cells by focusing heavy-ion beam.