集束式重イオンマイクロビーム装置による細胞照準照射

Target irradiation of focusing heavy-ion microbeam on individual cells

舟山 知夫; 横田 裕一郎; 坂下 哲哉; 小林 泰彦

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

重イオンの細胞影響の解明には、細胞を正確に狙って照射できる、細胞照射用重イオンマイクロビーム装置が必要である。これまで、原子力機構では、コリメーション式重イオンマイクロビーム装置を用いて、細胞への重イオン照射実験を行ってきた。しかし、より精密な解析を進めるためには、より精度の高い細胞照射実験を行う必要がある。そこで、TIARAのAVFサイクロトロンの垂直ビームラインに高精度なビームスポットを形成し、大気取り出しをすることができる集束式マイクロビーム形成装置を設置した。この装置を用いた、細胞への精密照準照射技術を確立することを目的に、真空窓直下に高精度細胞照準システムを設置し、このシステムを用いてHeLa細胞への照準照射実験を行った。実験では、イオン飛跡検出プラスチックCR39のフィルム上に播種した、蛍光染色した細胞の位置を、画像解析で自動検出し、その後、細胞に集束したネオンイオンビームを照準照射した。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、照準した細胞は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。

To carry out further analysis of mechanisms of heavy-ion radiation action, we developed a new heavy-ion focusing microbeam system, which 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 cells were stained with fluorescent dye and inoculated on a film of ion track detector, and their positions were extracted by image analysis code. The cells were, thereafter, targeted and irradiated with focusing Ne ion beam. After irradiation, the tracks of traversed ion were visualized and hit positions on the target samples 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.