増殖不全コロニーのサイズ分布解析から見えた放射線生物学の新しい視点

New insights of the radiation biology from the abortive colony size analysis

坂下 哲哉; 浜田 信行*; 川口 勇生*; 大内 則幸; 原 孝光*; 小林 泰彦; 斎藤 公明  

Sakashita, Tetsuya; Hamada, Nobuyuki*; Kawaguchi, Isao*; Ouchi, Noriyuki; Hara, Takamitsu*; Kobayashi, Yasuhiko; Saito, Kimiaki

コロニー形成試験の結果は、放射線照射後の細胞の増殖能にかかわる重要な情報を与える。本研究は、分岐プロセスモデルを用いて、世界で初めて、増殖不全コロニーのコロニーサイズの頻度分布の直線関係から"照射後数回の分裂に渡る細胞増殖死の確率"を推定した。また、推定した細胞増殖死の分裂毎の確率を用いて、コロニー形成試験を模擬したモンテカルロ・シミュレーションを実施し、コロニーサイズの頻度分布の再現に成功した。さらに、従来、増殖可能なコロニーとして評価されたてきた生存コロニーに対して、このモデルを拡張応用することにより、生存率曲線を再現することにも成功した。この一連の解析により、放射線照射後の細胞に遅延的に発生する増殖死(増殖停止)には、比較的少ない分裂回数の間に増殖死が高まる影響と、それよりも長い分裂回数にわたって継続する遅延的増殖死の機構とが存在することが示唆された。

Clonogenicity gives important information about the cellular reproductive potential following ionizing irradiation, but an abortive colony that fails to continue to grow remains poorly characterized. By applying the simple model of branching processes to the linear relationship of the abortive colony size distribution, we found the persistent reproductive cell death (RCD) over several generations following irradiation. Radiation-induced RCD, i.e. excess probability, lasted over 16 generations and mainly consisted of two components in the early (3 generations) and late phases. Intriguingly, the survival curve was sensitive to the excess probability over 5 generations, whereas abortive colony size distribution was robust against it. These results suggest that, whereas short-term RCD is critical to the abortive colony size distribution, long-lasting RCD is important for the dose response of the surviving fraction.