原子力機構高崎の重イオンマイクロビーム照射装置を用いた生物機能解析研究

Analysis of biological functions using heavy-ion microbeam irradiation system at JAEA-Takasaki

小林 泰彦; 舟山 知夫; 田口 光正; 田中 淳; 和田 成一*; 渡辺 宏*; 古澤 佳也*; 木口 憲爾*; 深本 花菜*; 坂下 哲哉; 柿崎 竹彦*; 横田 裕一郎; 浜田 信行*; 鈴木 芳代; 武藤 泰子; 菊地 正博; 服部 佑哉; 池田 裕子

Kobayashi, Yasuhiko; Funayama, Tomoo; Taguchi, Mitsumasa; Tanaka, Atsushi; Wada, Seiichi*; Watanabe, Hiroshi*; Furusawa, Yoshiya*; Kiguchi, Kenji*; Fukamoto, Kana*; Sakashita, Tetsuya; Kakizaki, Takehiko*; Yokota, Yuichiro; Hamada, Nobuyuki*; Suzuki, Michiyo; Muto, Yasuko; Kikuchi, Masahiro; Hattori, Yuya; Ikeda, Hiroko

重イオンマイクロビームを用いて任意の標的細胞に対して任意の個数の粒子(線量)を照射することによって、従来のランダムな照射方法で余儀なくされていた「平均値としての照射効果」の解析から脱却し、個々の細胞に対する真の放射線生物学的効果を追求することが可能となる。また、重イオンマイクロビームを用いることによって、標的細胞におけるイオンのヒット位置と細胞応答の関係を正確に把握でき、高LET重イオンによる生物効果を理解するうえで極めて重要なイオンのトラック構造との関連を追求することが可能となる。さらに、重イオンマイクロビームは、生物組織中の特定の組織,器官,細胞を外科手術的に摘出する代わりに、体外からマイクロビームを照射して局部的に殺滅あるいは不活性化し、それによって生体に引き起こされる影響を解析するためのラジオマイクロサージャリ技術として、植物の生理機能やカイコの発生・分化過程の研究にも利用されてきた。本講演では、日本原子力研究所(現・日本原子力研究開発機構)で開発した重イオンマイクロビーム照射装置の概要と、生物機能解析研究への応用例を紹介する。

The application of localized radiation using heavy-ion microbeams eliminates the effect of non-uniform ion hits on cell population, since individual cells can be irradiated one by one with a defined number of energetic heavy ions. Another advantage associated with the use of heavy-ion microbeam irradiation concerns the precise detection of ion-hit position on micron-scale targets to obtain the information on the position of ion traversal and on cellular responses induced by ion hit simultaneously. Therefore microbeam is an operative means to elucidate initial cellular responses together with the relationship with ion track structure. The use of heavy-ion microbeams has not been restricted to the area of radiation biology. Targeted irradiation using heavy-ion microbeams has been applied to various biological studies, such as plant physiology or developmental biology, as a radio-microsurgical tool to inactivate specific tissue or cell populations in multicellular organisms and to investigate their function. The outlines of these studies, which were carried out using our collimated heavy-ion microbeam at JAEA-Takasaki, will be introduced.