The Impact of dose rate on responses of human lens epithelial cells to ionizing irradiation

電離放射線に対するヒト水晶体上皮細胞反応の線量率の影響

松谷 悠佑  ; 佐藤 達彦   ; 谷内 淑恵*; 伊達 広行*; 浜田 信行*

Matsuya, Yusuke; Sato, Tatsuhiko; Yachi, Yoshie*; Date, Hiroyuki*; Hamada, Nobuyuki*

電離放射線による被ばく後のヒト水晶体上皮細胞(HLEC)の反応に関する知識は、放射線防護や治療分野で懸念される放射線白内障の発生メカニズムを理解するために重要である。しかし、長期にわたる放射線被ばく後のHLECにおける生物学的影響は未だ十分に研究されていない。本研究では、様々な線量率を用いて光子線を照射した後のHLECのDNA二本鎖切断(DSB)の時間変化と細胞生存率を測定し、ヒト肺線維芽細胞(WI-38)と比較するとともに、照射中や照射後のDSB修復動態を考慮した細胞応答を予測可能モデルにより解析した。その結果、HLECの修復率はWI-38より低いことが明らかになった。また、0.0331.82Gy/minの線量率の範囲では、両細胞の生存率に対して線量率の有意な影響は認められなかった。一方、修復後に残存するDSBは、モデル予測と比較して逆線量率効果を示し、水晶体に対する放射線の影響を評価する際の逆線量率効果の重要性を浮き彫りにした。

Understand mechanisms of radiation cataracts that are of concern in the field of radiation protection and radiation therapy. However, biological effects in HLEC following protracted exposure have not yet fully been explored. Here, we investigated the temporal kinetics of DNA double-strand breaks (DSBs) and cell survival of HLEC after exposure to photon beams at various dose rates, compared to those of human lung fibroblasts (WI-38). In parallel, we quantified the recovery for DSB and cell survival using a biophysical model. The study revealed that HLEC cells have a lower repair rate than WI-38 cells. There is no significant impact of dose rate on cell survival in both cell lines in the dose-rate range of 0.033-1.82 Gy/min. On the other hand, the experimental residual DSBs showed inverse dose rate effects (IDREs) compared to the model prediction, highlighting the importance of the IDREs in evaluating radiation effects on the ocular lens.