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A Biologically based mathematical model for spontaneous and ionizing radiation cataractogenesis

自発及び放射線起因白内障の発症率を推定する生物学的数理モデル

坂下 哲哉*; 佐藤 達彦; 浜田 信行*

Sakashita, Tetsuya*; Sato, Tatsuhiko; Hamada, Nobuyuki*

放射線被ばくに起因する白内障発症をより確実に防ぐため、国際放射線防護委員会は眼の水晶体線量限度値の引き下げを提案している。しかしながら、白内障発症のメカニズムや線量応答は明らかになっていない。そこで本研究では、個々の細胞動態に基づいて白内障発症率を計算する数理モデルを開発し、そのモデルで使用するパラメータを白内障自然発症に対する疫学データから決定した。そして、決定したパラメータを用いて、放射線被ばくに起因する白内障発症率の線量応答関数を推定した。本モデルは、今後、白内障に対する放射線防護指針を改訂する際、極めて有用となる。

Cataracts have long been known, but a biologically based mathematical model is still unavailable for cataratogenesis. We here report for the first time an in silico model for cataractogenesis. First, a simplified cell proliferation model was developed for human lens growth based on stem and progenitor cell proliferation as well as epithelial-fiber cell differentiation. Then, a model for spontaneous cataractogenesis was developed to reproduce the human data on a relationship between age and cataract incidence. Finally, a model for radiation cataractogenesis was developed that can reproduce the human data on a relationship between dose and cataract onset at various ages, which was further applied to estimate cataract incidence following chronic lifetime exposure.

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