Focusing heavy-ion microbeam system of JAEA-Takasaki

原子力機構高崎の集束式重イオンマイクロビーム細胞照射システム

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

原子力機構・高崎の集束式重イオンマイクロビーム装置は、TIARAのAVFサイクロトロンで加速された重イオンビームを最小径1mに集束することができる。このシステムを用いて、ヒト頸がん由来細胞株HeLaへの照準照射実験を実施した。CellTracker Orangeで染色したHeLa細胞をイオン飛跡検出器CR39上に播種し、その位置を蛍光顕微鏡像を画像解析することで抽出した。得られた細胞位置情報を元に、ビームスキャナへの印加電圧を開発したソフトウェアを用いて算出し、細胞にマイクロビームの走査照射を行った。照射後、イオンヒット位置をCR39上のエッチピットとして、細胞に生成したDNA二重鎖切断位置を-H2AXのフォーカスとして可視化したところ、両者の位置が一致していることを確認した。この結果から、これらの実験で用いたシステムの構成機器、ソフトウェアコードおよび細胞照射プロトコルが細胞の高速で正確なマイクロビーム照射を実現できる性能を有することが示唆された。

The focusing heavy-ion microbeam system of JAEA-Takasaki can focus heavy-ion beam to minimum one micrometer in vacuum. Using the system, irradiation of HeLa cells were carried out. The cells were stained with CellTracker Orange fluorescent dye and inoculated on a film of ion track detector, CR39. The positions of each target cell were extracted from the fluorescent cell image using image analysis code. To irradiate cells with scanned beam, we developed a code that calculates a set of beam scanner voltages from the extracted cell positions. After irradiation, the hit positions of the ion were visualized as the 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 these developed equipment, codes and methods have sufficient performance to irradiate cells rapidly and accurately with the focusing heavy-ion microbeam.