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DNA damage following localized exposure to a Cs-bearing microparticle

セシウムボールによる局所被ばく下のDNA損傷

松谷 悠佑 ; 佐藤 志彦  ; 浜田 信行*; 伊達 広行*; 石川 正純*; 佐藤 達彦  

Matsuya, Yusuke; Satou, Yukihiko; Hamada, Nobuyuki*; Date, Hiroyuki*; Ishikawa, Masayori*; Sato, Tatsuhiko

2011年の福島第一原子力発電所事故後、不溶性放射性微粒子(Cs含有微粒子)が発見されている。Cs含有微粒子によるエネルギー付与は$$beta$$線の寄与により微粒子周辺細胞で高くなる。しかし、そのような長期的な局所被ばく下での生物学的効果の報告は未だない。そこで本研究は、Cs-137 $$gamma$$線を使用した均一被ばくとの比較の中で、Cs含有微粒子による長期的な被ばく後に誘発されるDNA損傷を調査した。モンテカルロシミュレーションを用いた線量計算ならびに均一照射下の細胞実験結果との比較から、微粒子から離れた細胞における数個のDNA損傷と周辺細胞におけるDNA損傷誘発の低減の両方が観察された。DNA損傷数の増加は1% DMSOの添加によって抑制され、活性酸素種の関与が示唆された。これら知見ならびに微粒子による微量な臓器線量を考慮すると、従来の放射線リスク評価で十分であることが考えられる。これらの知見は、不溶性放射性微粒子による長期間の不均一被ばく下の線量率と核内DNA損傷の関係を定量化した初めての報告である。

Following the incident at the Fukushima Dai-ichi Nuclear Power Station (F1NPS) in 2011, insoluble radioactive microparticles (so called Cs-bearing particle) have been found in the land area around F1NPS. The energy deposition by such a particle is localized mainly by $$beta$$-rays in cells close to a Cs-bearing particle. There is no literature on the biological effects after such particle exposures. Here, we investigated DNA lesions after long-term exposure to a Cs-bearing particle in comparison with a uniform exposure to Cs-137 $$gamma$$-rays. From dose calculation by a Monte Carlo simulation and the experiments in vitro, the several DNA lesions in the cells distal to the particle and the less lesions induction in the cells close to the particle were observed in the comparison with the uniform exposure. The increase of lesions in number was suppressed by 1% DMSO, suggesting the involvement of reactive oxygen species. Considering the small organ dose, the conventional radiation risk assessment is adequate. This study is the first to quantify the relationship between absorbed dose-rate and nuclear DNA damage under long-term heterogeneous exposure to a Cs-bearing particle.

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