Real-time observation of irradiated HeLa-cell modified by fluorescent ubiquitination-based cell-cycle indicator using synchrotron X-ray microbeam

放射光X線マイクロビームにより照射されたFUCCI発現HeLa細胞のその場観察

成田 あゆみ; 神長 輝一; 横谷 明徳; 野口 実穂; 小林 克己*; 宇佐美 徳子*; 藤井 健太郎

Narita, Ayumi; Kaminaga, Kiichi; Yokoya, Akinari; Noguchi, Miho; Kobayashi, Katsumi*; Usami, Noriko*; Fujii, Kentaro

動物培養細胞の細胞周期に依存した放射線照射影響に関する知見は、そのほとんどが照射された細胞集団を統計学的手法により解析したものである。本研究は、照射された細胞一つを顕微鏡下で直接追跡することにより、刻々と変化する照射細胞の挙動をリアルタイムで観察する手法を確立することを目的とした。照射細胞には細胞周期が判別できるFUCCI(Fluorescent Ubiquitination-based Cell CycleIndicator)発現HeLa細胞(ヒトがん細胞)を用いた。また、照射には細胞一つ分まで大きさが調整できる放射光X線マイクロビームを利用した。さらに照射した細胞を長時間観察するために、細胞を培養しながら観察可能なタイムラプス顕微鏡を立ち上げ、照射した個々の細胞の分裂の様子を追跡した。その結果、G1期で照射した細胞では周期の遅延が認められなかった。それに対してS/G2期にある細胞に照射を行ったところ、明確な周期遅延が観察された。以上から、顕微鏡下での長時間観察によって、放射線照射された細胞への影響をリアルタイムで観察することができた。

For the knowledge about irradiation effects of mammalian cells depending on the cell cycle, most of them had been analyzed by statistical approches. Our purpose is to establish the method for real-time observation of irradiated cells under a microscope. Fluorescent ubiquitination-based cell cycle indicator (FUCCI) human cancer (HeLa) cells (red indicates G1; green, S/G2) were exposed to a synchrotron X-ray microbeam. Cells in either G1 or S/G2 were selectively irradiated according to cell color observed in the same microscopic field in a culture dish. Time-lapse micrographs of the irradiated cells were acquired for 24 h after irradiation. The cell cycle was strongly arrested by irradiation at S/G2 and never progressed to G1. In contrast, cells irradiated at G1 progress to S/G2 with a similar time course as non-irradiated control cells. These results show single FUCCI cell exposure and live cell imaging are powerful methods for studying radiation effects on the cell cycle.