A Laser-plasma-produced soft X-ray laser at 89 eV generates DNA double-strand breaks in human cancer cells

レーザープラズマ軟X線レーザー照射によるがん細胞におけるDNA二本鎖切断の生成

佐藤 克俊*; 錦野 将元; 河内 哲哉; 下川 卓志*; 今井 高志*; 手島 昭樹*; 西村 博明*; 神門 正城

Sato, Katsutoshi*; Nishikino, Masaharu; Kawachi, Tetsuya; Shimokawa, Takashi*; Imai, Takashi*; Teshima, Teruki*; Nishimura, Hiroaki*; Kando, Masaki

X線レーザーは、生物学,医学分野をはじめとする諸分野への応用研究が期待されているが、そのDNA損傷等の生物学的影響についての評価はまだ進んでいない。放射線生物学への応用研究の最初のステップとして軟X線レーザーマイクロビーム照射装置の開発を行った。軟X線レーザーによるDNA損傷生成についての研究を開始した。マイクロビーム照射装置については、軟X線集光素子を用いて培養細胞集団程度の大きさに集光を行い、マイクロメーターレベルの制御可能なステージを組み合わせてあり、大気中の培養細胞に照射可能である。本装置を用いて世界で初めて軟X線レーザーの照射によるがん細胞のDNA二本鎖切断の生成を確認した。

While X-ray laser is expected to be widely applied to biomedical studies, this has not been achieved to date and its biological effects such as DNA damage have not been evaluated. As a first step for its biological application, we developed a culture cell irradiation system using laser-plasma soft X-ray laser and investigated whether the soft X-ray laser is able to induce the DNA double strand breaks (DSBs) in living cells or not. The human adenocarcimona cell line A549 was irradiated with the soft X-ray laser at a photon energy of 89 eV and then the repair focus formation of the DSBs was assessed by immunofluorescence staining with anti-phosphorylated DNA-PKcs antibody. As a result, the phosphorylated DNA-PKcs foci were clearly identified even with just a single shot of the soft X-ray laser. In this study, we successfully demonstrated for the first time that soft X-ray laser at 89 eV induced the DNA double strand breaks in living cells.