集束式重イオンマイクロビームを用いた細胞への高速走査照射技術の開発

Development of rapid cell-targeting system using focusing heavy-ion microbeam

舟山 知夫; 横田 裕一郎; 坂下 哲哉; 鈴木 芳代; 小林 泰彦

Funayama, Tomoo; Yokota, Yuichiro; Sakashita, Tetsuya; Suzuki, Michiyo; Kobayashi, Yasuhiko

マイクロビーム細胞照射研究グループは、重イオンマイクロビーム生物照射システムの開発と、それを用いた細胞一つ一つに正確に制御したイオンを照射する技術の確立を進めてきた。これまで、サイクロトロンの重イオンビームを四連四重極磁気レンズで集束したビームスポットを顕微鏡下で正確に検出し、スポット位置に細胞を電動ステージで移動することで細胞照準を行ってきたが、この手法を用いる限り、細胞照射のスループットの向上には機械的な限界が伴う。そこで、集束ビームをビームスキャナで高速走査することで、細胞一つ一つに正確かつ高速に重イオンを照射する技術の確立を試みた。CR-39フィルム上に播種したHeLa細胞を生体蛍光染色し、その蛍光画像における位置情報を画像解析で抽出、得られた座標値を元にビームスキャナへの印加電圧を算出し、これを用いて試料への高速走査照射を行った。高速走査照射を行った細胞位置と、CR-39上に可視化したエッチピット位置が合致したこと、および当該細胞へのH2AXのフォーカス生成が確認できたことから、照準した細胞への正確な照射を集束ビームの高速走査技術を用いて行うことが可能となったことが確認できた。

To explore the single ion hit effect of heavy-ion the cells, we established a method to detect focusing beam spot under the microscopy, and carried out an irradiation of cells by moving cells to the position of focusing beam spot one by one. However, according to the speed limitation of the mechanical stage, the throughput of the irradiation is still comparable with that of the collimating system. To improve the throughput, we next carried out a development of a method to irradiate cells with a scanned beam. The HeLa cells were inoculated on a CR-39 film, and irradiated with scanned neon microbeam. After irradiation, the hit positions of the ion were visualized as etched pits, and the cells were stained with the -H2AX antibody. We found the correspondence of the distribution pattern of the etch pits, the cell positions and the -H2AX foci. Thus we concluded that the developed method can irradiate cells rapidly and accurately with the focusing heavy-ion microbeam.