A Branching process model for the analysis of abortive colony size distributions in carbon ion-irradiated normal human fibroblasts

炭素線照射正常線維芽細胞の増殖不全コロニーに対する分岐プロセスモデルを用いたコロニーサイズ分布解析

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

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

コロニー形成試験において、従来、50個以上の細胞からなるコロニーを、増殖可能な細胞からなるコロニーとして生存率を評価してきた。最近、我々は、コバルト60線を照射した正常線維芽細胞について、従来無視されてきた50個に満たない細胞からなるコロニーのサイズ分布が対数-対数グラフで直線にプロットできることを示し、また、分岐プロセスモデルを導入することにより照射後数回の分裂にわたる遅延的細胞増殖死の確率を推定した。さらに、モデルの拡張により生存率曲線の再現にも成功した。本論文では、この一連の解析方法を、炭素線照射を実施した正常線維芽細胞に適用し、増殖不全コロニーのサイズ分布、生存率曲線の解析に加えて、生物学的効果比の評価及び2次コロニーの評価を実施した。本論文により、我々の提案手法が、(1)異なる線質に対しても適用可能であること、(2)2次、3次コロニーとの組み合わせなどの応用が可能であることが示された。遅延的な放射線の効果を明らかできる本研究の手法を、今後の放射線生物研究の進展に役立てることが期待される。

Our previous analysis with a branching process model showed that the relative cell death (RCD) in human fibroblasts can persist over 16 generations following irradiation with low linear energy transfer (LET) -rays. Here we further set out to evaluate the RCD persistency in abortive colonies arising from normal human fibroblasts exposed to high-LET carbon ions (18.3 MeV/u, 108 keV/m). We found that the abortive colony size distribution determined by biological experiments follows the linear relationship on the log-log plot, and that the Monte Carlo simulation using the RCD probability estimated from such linear relationship well simulates the experimentally determined surviving fraction and the relative biological effectiveness (RBE). We identified the short-term phase and long-term phase for the persistent RCD, as was the case for -irradiation.