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服部 佑哉; 鈴木 芳代; 舟山 知夫; 小林 泰彦; 横谷 明徳; 渡辺 立子
no journal, ,
本研究では、低線量の放射線応答で重要となる細胞間シグナル伝達の動態に着目し、照射する放射線の線量や照射領域によって細胞間シグナル伝達がどのように変化するのか、その動態と細胞周期応答や細胞の生存にはどのような関係性があるのかを明らかにすることを目的とする。そのために、放射線によって誘発された細胞間シグナル伝達と細胞周期応答の時間・空間的な動態を計算可能な数理モデルを構築する。提案する放射線応答モデルでは、細胞集団を格子で分割した2次元平面で表現し、各格子内のシグナル濃度と細胞周期を計算する。細胞間のシグナルは、培養液経由のシグナルX、ギャップ結合経由のシグナルYとし、格子間を拡散方程式に基づいて伝達する。個々の細胞の細胞周期は、周期的な進行(G1, S, G2, M期)がシグナルX, Yによって停止する仮想時計として表現する。モデルを用いて非照射細胞集団のシミュレーションを実施した結果、モデルの細胞周期変化は、実験値をよく再現できた。発表では、さらに、シグナルX, Yを誘発する放射線シグナルZをモデルの特定の細胞に入力後、放射線に誘発されたシグナル伝達の動態と細胞周期応答を計算した一例を示し、放射線応答の解析に対する本モデルの有用性を報告する。
嘉成 由紀子; 野口 実穂; 藤井 健太郎; 横谷 明徳
no journal, ,
Fucci化したヒト正常細胞を用い、タイムラプス法により細胞内のエネルギー分子であるAPTを産生するミトコンドリアに放射線照射によりどのような影響が現れるかを調べている。今回、ミトコンドリア膜電位に依存して緑から赤に蛍光発色がシフトするJC-1をプローブとして用い、照射細胞中のミトコンドリアの活性状態が継時観察できる実験系を構築した。この系を用いて放射線照射後数日間に渡りミトコンドリアの動態及び膜電位の変動を観測した結果、照射後の細胞にはミトコンドリアを含む細胞質の体積増加が見られた。さらに、ミトコンドリアの膜電位の変化や細胞質内での運動状態が照射により亢進した。これらの結果から、ミトコンドリアの絶対数の増加により照射細胞内のエネルギー供給が増加し、またこれに伴い細胞内での活動量も増加していることが推測された。今回JC-1をプローブとしたライブセルイメージングの系が確立されたことから、今後さらにミトコンドリアを含め細胞内小器官の状態変化を詳細に調べることで、放射線照射による細胞内代謝過程への影響を明らかにして行く予定である。
神長 輝一; 成田 あゆみ; 野口 実穂; 横谷 明徳
no journal, ,
細胞に放射線が照射されると細胞周期がある個所では停止並びに遅延を起こす現象は以前から報告されてきた。しかし、これらの研究の多くはフローサイトメトリーなどの細胞集団を対象とした解析によるものだった。今回我々は、Fucci細胞を蛍光顕微鏡下で培養しながら個々の細胞を長時間経過観察することで細胞周期変化の解析を行った。その結果、比較的高い線量(5Gy)での細胞周期遅延時間は、約3時間程度であった。さらに、バイスタンダー効果により、非照射細胞にも周期変化が誘発されることも見出した。バイスタンダー効果による細胞周期への影響はこれまで研究例がなく、本研究が初めてである。今後は、バイスタンダー効果の伝達経路として考えられているギャップジャンクション並びに、培地中に放出されるバイスタンダー因子のキレート剤を用いてそれぞれの経路を遮断することで、各経路の細胞周期変化への寄与を突き止める予定である。
坂本 由佳; 野口 実穂; 藤井 健太郎; 横谷 明徳
no journal, ,
スフェロイドとは細胞が多数凝集して3次元状態になったものを指す。通常のディッシュ等を用いて単層培養に比べると長期間細胞の機能を維持でき、より生体に近い培養方法であると言える。これまで放射線に対する細胞応答の研究は数多くなされてきたが、その多くは単層培養した細胞についてであった。本研究では、X線照射に対するスフェロイドの感受性とDSBの発生頻度との相関を明らかにすることを目的とし、スフェロイドを作成するための様々な条件を検討した。その結果、低付着性のマルチプレート培養ディッシュを用いることで、数100マイクロメーター程度のヒト細胞(HeLe細胞)のスフェロイドが安定して作成できることを確認した。共焦点顕微鏡によりスフェロイド内部の細胞状態を観察したところ、500マイクロメートル程度の大きさまで成長したスフェロイドではその内部が低酸素のため分裂死を起こしていることが分かった。このため実験には、これより小さなスフェロイドを用いることが必要である。得られたスフェロイドに対してX線照射を行い、コロニー形成法で調べた生存率を単層培養細胞の結果と比較したところ両者に大きな差はなかった。