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Modeling for colony formation of human lens epithelial cells following ionizing radiation exposure

ヒト水晶体上皮細胞に対する電離放射線被ばく後のコロニー形成能のモデリング

及川 青亮*; 松谷 悠佑  ; 浜田 信行*; 伊達 広行*

Oikawa, Joma*; Matsuya, Yusuke; Hamada, Nobuyuki*; Date, Hiroyuki*

低線量被ばく時の放射線白内障のリスクを推定することは重要であるが、白内障発症のメカニズムは未だ不明である。一方で、ヒトの水晶体上皮細胞(HLEC1)が2Gy以上の被ばくにより、過増殖を引き起こすという報告もある。そこで、電離放射線被ばく後のHLEC1細胞の過増殖と白内障発症の関係を明らかにする必要がある。本研究では、細胞実験結果に基づき、HLEC1のコロニーモデルを開発した。細胞実験では、HLEC1の細胞周期と増殖曲線を新たに取得し、さらにエージェントベースモデルに細胞周期や分裂回数上限の要素を組み込み、コロニーモデルを開発した。モデルを用いた推定の結果、コロニーサイズの実測値を再現するためには、放射線被ばく後の細胞周期の短縮と増殖能の異なる複数種の細胞集団の考慮が必要であった。細胞実験とモデルを用いた推定により、ヒト水晶体上皮細胞が異なる細胞増殖を持つ不均一な細胞集団であり、白内障誘発(過増殖や生存率)に影響を与えることがわかった。

To estimate the risk of radiation cataract following exposure to low dose of ionizing radiation is of importance. However, mechanisms of radiation cataract remain uncertain. Human lens epithelial cells (HLEC1) shows excessive proliferation after exposure above 2 Gy. In this regard, it is necessary for clarifying the relation between the excessive proliferation and the cataract induction. Here, we developed a cell colony model for HLEC1 based on in vitro experiments. We measured cell-cycle and cell growth curve, and then developed the colony model considering cell-cycle time and the limit of cell division number. As the results, we found that shorten the cell cycle time and multiple subpopulation of cells should be considered to reproduce the experimental colony size distribution. The experiments and model estimation suggest that the HLEC1 are heterogeneous population for growth, which may be influential to radiation cataract induction.

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