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論文

Comparison of antioxidative effects between radon and thoron inhalation in mouse organs

小橋 佑介*; 片岡 隆浩*; 神崎 訓枝; 石田 毅*; 迫田 晃弘; 田中 裕史; 石森 有; 光延 文裕*; 山岡 聖典*

Radiation and Environmental Biophysics, 59(3), p.473 - 482, 2020/08

 被引用回数:1 パーセンタイル:28.78(Biology)

ラドン療法は古くから酸化ストレス関連疾患に用いられて、生体におけるラドン曝露の効果が研究されてきた。しかし、ラドンの同位体であるトロンの効果はまだ十分に調査されていない。本研究では酸化ストレスに注目して、マウス臓器におけるラドンやトロン吸入の生体影響を比較した。オスのBALB/cマウスを15グループに分けて(疑似吸入、ラドン吸入500 Bq/m$$^{3}$$または2000 Bq/m$$^{3}$$、トロン吸入500Bq/m$$^{3}$$または2000 Bq/m$$^{3}$$)、吸入後すぐに、生化学分析のために様々な組織を採取した。その結果、いくつかの条件下でトロン吸入によってスーパーオキシドディスムターゼや総グルタチオン量が有意に増加し、過酸化脂質量が有意に減少した。加えて、ラドンとトロンの間で異なる濃度と吸入時間で同様の効果が見られ、トロン吸入も酸化ストレスに対して抗酸化機能を高めることが示唆された。しかしながら、ラドンとトロンの性質の差を考えた慎重な解析評価が必要である

論文

The 65th Annual Meeting of the Radiation Research Society参加記

神崎 訓枝

放影協ニュース, (102), p.20 - 21, 2020/01

2019年11月3日から6日にかけて、アメリカサンディエゴにあるthe Westin Gaslamp HotelでThe 65th Annual Meeting of the Radiation Research Societyが開催された。米国放射線影響学会の年次大会には、世界中から世界トップクラスの研究者が集まり、放射線に関する物理学,化学,生物学,医学など幅広い分野に渡る研究発表が行われ、熱い議論が繰り広げられる。筆者は「Assessment of Radiation Effects Using Taguchi Method」というタイトルでポスター発表行い、マウスのLPS(Lipopolysaccharide)腹腔内投与による全身性の炎症に対する被ばく影響について、品質工学のタグチメソッドの概念を用いて評価した結果を報告し、今後の研究につながる多数のご意見をいただいた。本稿では、筆者が行った研究の内容にも触れながら、本会議の様子を報告する。

論文

Identification of potential biomarkers of radiation exposure in blood cells by capillary electrophoresis time-of-flight mass spectrometry

Sun, L.*; 稲葉 洋平*; 神崎 訓枝; Bekal, M.*; 千田 浩一*; 盛武 敬*

International Journal of Molecular Sciences (Internet), 21(3), p.812_1 - 812_12, 2020/01

 被引用回数:1 パーセンタイル:34.67(Biochemistry & Molecular Biology)

バイオドジメトリーは、電離放射線被ばく後の個人線量を推定するための有効な方法であり、これまで、血清, 血漿, 尿, 唾液などの非細胞性生体試料での代謝物をバイオドジメトリーのマーカーとして検討する研究が進められてきた。本研究では、非細胞性生体試料には反映されない健康状態や環境ストレスがあることから、血球の代謝物に注目し、キャピラリー電気泳動飛行時間質量分析法により、C57BL/6JマウスのX線照射後の血球の代謝産物を網羅的に調べた。結果として、血球中で106種類の代謝産物が被ばく後に有意に変化することがわかった。そのうち、有効なバイオマーカーとして、これまで報告されていなかった2'-deoxycytidine, choline, N6-acetyllysineを同定した。回帰分析等の結果から、血球の代謝物が予期しない事故などでの被曝線量推定に利用できる可能性を示唆した。

論文

機械学習を用いた放射線生体影響のビッグデータ解析

神崎 訓枝

環境技術, 48(3), p.121 - 125, 2019/05

東京電力福島第一原子力発電所事故以降、放射線の生体影響への関心が高まっている。これまで、機械学習を用いて放射線生体影響の評価を行ってきたが、未だ明らかになっていない機構も多く、特に、低線量域での放射線影響については、議論が続いている。これらの議論を踏まえ、「環境のビッグデータとそのデータ解析技術」の特集記事として、機械学習の一種である自己組織化マップを紹介し、その応用例を挙げて、機械学習を用いた放射線生体影響のビッグデータ解析について解説する。本稿では、機械学習の有用性と課題について、低線量被ばくの生体影響評価や被ばくに関連したオミックス解析の可能性を議論する。

論文

Comparative effects of radon inhalation according to mouse strain and cisplatin dose in a cisplatin-induced renal damage model

笹岡 香織*; 片岡 隆浩*; 神崎 訓枝; 小橋 佑介*; 迫田 晃弘; 石森 有; 山岡 聖典*

Pakistan Journal of Zoology, 50(3), p.1157 - 1170, 2018/06

 被引用回数:1 パーセンタイル:75.11(Zoology)

シスプラチン(CDDP)は固形がんの治療に広く使用されているが、酸化ストレスによる腎毒性を持っている。そこで、我々は、ラドン吸入による放射線感受性の違いによるマウス系統差によるCDDP誘導腎障害に対する影響とCDDP濃度について検討した。まず、C57BL/6JまたはBALB/cのマウスに、1000Bq/m$$^{3}$$または2000Bq/m$$^{3}$$のラドンを24時間吸入後、CDDPを20mg/kg体重投与した。C57BL/6Jでは毛並等が改善され、BALB/cでは悪化した。次に、BALB/cマウスに、1000Bq/m$$^{3}$$のラドンを24時間後、CDDPを15mg/kg体重投与した。その結果、抗酸化機能の亢進などが見られた。以上のことから、ラドン吸入によってCDDP誘導腎障害を抑制することが可能であることが示唆された。

論文

Knowledge discovery of suppressive effect of disease and increased anti-oxidative function by low-dose radiation using self-organizing map

神崎 訓枝; 片岡 隆浩*; 小橋 佑介*; 柚木 勇人*; 石田 毅*; 迫田 晃弘; 石森 有; 山岡 聖典*

Radioisotopes, 67(2), p.43 - 57, 2018/02

我々はこれまで、低線量放射線はマウス諸臓器中で抗酸化機能を亢進し、酸化ストレス関連疾患を抑制することを報告してきた。しかしながら、それらの結果は対象疾患も低線量放射線による処置の条件も様々で、有効性が立証された治療法は確立されていない。そこで、本研究では、それらの結果から低線量放射線の健康効果を明らかにすることを目的とし、ラドン療法のような低線量放射線を活用した治療法の新規適応症を探索した。データの解析には自己組織化マップ(SOM)を用い、不安定な抗酸化機能の変化を自己組織化マップの曖昧な表現で視覚的に直感的に捉えることにより、出力された疾患抑制効果と抗酸化機能亢進の関連性を検討した。その結果、ラドン療法の適応症である疼痛への効果には明らかな線量依存性があることがわかり、肝疾患や脳疾患においても、線量依存性はないもののその効果を期待できると予測できた。本研究は、ラドン療法のような低線量放射線を活用した治療法の応用に貢献できると考える。

論文

Protective effects of hot spring water drinking and radon inhalation on ethanol-induced gastric mucosal injury in mice

恵谷 玲央*; 片岡 隆浩*; 神崎 訓枝*; 迫田 晃弘; 田中 裕史; 石森 有; 光延 文裕*; 田口 勇仁*; 山岡 聖典*

Journal of Radiation Research, 58(5), p.614 - 625, 2017/05

 被引用回数:2 パーセンタイル:73.85(Biology)

ラドン($$^{222}$$Rn)ガスを用いたラドン療法は、ラドンガスの吸入とラドンを含む水の摂取の2種類の治療に分類される。温泉水の短期または長期の摂取は胃粘膜血流を増加させ、温泉水治療が慢性胃炎および胃潰瘍の治療に有効であることはわかっているが、粘膜障害に対するラドンの正確な影響やそのメカニズムは不明である。本研究では、マウスのエタノール誘導胃粘膜障害に対する温泉水摂取およびラドン吸入の抑制効果を検討した。マウスを用いて、ラドン2000Bq/m$$^{3}$$を24時間吸入、または温泉水を2週間摂取させた。水中$$^{222}$$Rn濃度は、663Bq/l(供給開始時)から100Bq/l(供給終了時)の範囲にあった。その後、マウスに3種類の濃度のエタノールを経口投与させた。粘膜障害の指標である潰瘍指数(UI)は、エタノールの投与量に依存して増加した。しかし、ラドン吸入または温泉水による処理は、エタノールによるUIの上昇を抑制した。ラドン処理群と無処理対照群では抗酸化酵素の有意差は認められなかったが、ラドンまたは温泉水で事前処理したマウスの胃の過酸化脂質レベルは有意に低かった。これらの結果は、温泉水摂取とラドン吸入がエタノール誘導胃粘膜障害を抑制することを示唆している。

論文

Difference in the action mechanism of radon inhalation and radon hot spring water drinking in suppression of hyperuricemia in mice

恵谷 玲央*; 片岡 隆浩*; 神崎 訓枝*; 迫田 晃弘; 田中 裕史; 石森 有; 光延 文裕*; 山岡 聖典*

Journal of Radiation Research, 57(3), p.250 - 257, 2016/06

 被引用回数:5 パーセンタイル:58.27(Biology)

本研究では、ラドン療法の適応症である高尿酸血症について、吸入と飲泉による抑制効果を比較検討した。マウスにラドン吸入または飲泉させた後、オキソン酸カリウムを投与して高尿酸血症を誘導した。この結果、吸入と飲泉のいずれもキサンチンオキシダーゼ活性が抑制され、血清尿酸値の上昇も有意に抑えられた。また、ラドン吸入では肝臓と腎臓の抗酸化機能の亢進がみられた。高尿酸血症の抑制効果には、ラドン吸入では抗酸化機能の亢進が、飲泉では温泉水中の化学成分による薬理作用がそれぞれ寄与していることが示唆された。

口頭

機械学習による低線量放射線と関連薬剤の効能比較

神崎 訓枝; 片岡 隆浩*; 小橋 佑介*; 石田 毅*; 柚木 勇人*; 迫田 晃弘; 石森 有; 山岡 聖典*

no journal, , 

今までに、低線量放射線により抗酸化機能などが亢進し、各種酸化ストレス関連疾患が抑制されることを明らかにしてきた。他方、同様の疾患に対して抑制効果の高い植物などの抽出物に関する研究も進んでいる。このため本研究では、我々の成果を含む関連文献を収集・整理し総合的な効能比較を目的としたデータ解析を行った。その結果、例えばカラゲニン誘導足浮腫に関して、2000Bq/m$$^{3}$$ラドンの24時間吸入(低線量放射線)や20mg/kg体重tetaxeren-3-one(diospyros maritimaの成分)の投与は、10mg/kg体重indometacinの投与に相当することが出力マップから読み取れた。上記所見などはデータ数も少なくまだ検討が必要であるが、今後の各種酸化ストレス関連疾患の治療に役立つ知見と言える。

口頭

酸化ストレス疾患に対するラドン吸入と関連薬剤投与の抑制効果の比較検討

神崎 訓枝; 片岡 隆浩*; 小橋 佑介*; 石田 毅*; 柚木 勇人*; 迫田 晃弘; 石森 有; 山岡 聖典*

no journal, , 

各種酸化ストレス疾患に対しラドン吸入は抑制効果の可能性の高いことを報告してきた。今までの機械学習を用いたこれら文献を含むデータの解析では総合評価としたため、基準として対照群を0、疾患群を1と設定した。しかしながら、その効果は疾患の特性により様々であった。このため本研究では、疾患毎のデータ解析法により検討した。その結果、酸化ストレス疾患に対するラドン吸入と薬剤投与の抑制効果をより詳細に比較できた。

口頭

平衡等価ラドン濃度の簡便なスポット測定方法

迫田 晃弘; 神崎 訓枝; 田中 裕史

no journal, , 

ラドンの被ばく評価において重要なのは子孫核種濃度であり、平衡等価ラドン濃度の情報が望まれる。本研究では、平衡等価ラドン濃度のスポット測定を対象に、簡便な評価手法を検討した。子孫核種の個別濃度比を仮定せずに、1回のアルファ線計測から平衡等価ラドン濃度に換算可能な検量線を導出した。既存のラドン子孫核種測定器との結果比較も行い、本評価手法の妥当性も評価した。

口頭

曖昧な低線量放射線影響の評価に向けた機械学習によるビジュアライズ手法の提案

神崎 訓枝; 迫田 晃弘; 片岡 隆浩*; 山岡 聖典*

no journal, , 

低線量放射線の曖昧な生体影響評価は、基本的な統計手法や機械学習を用いても容易ではない。本研究では、このような影響の評価手法の確立を目的とし、機械学習の一種である自己組織化マップの改良を行った。具体的には、(1)似通ったトポロジーを持つクラス毎に、自己組織化マップによって、入力データを学習させた参照ベクトルを作成する。(2)得られた参照ベクトルすべてを自己組織化マップによって再解析する。この手順で、ベンチマークと低線量放射線に関するデータセットを解析したところ、複雑なトポロジーやデータ分布にも対応できることがわかった。

口頭

Modeling and visualization for characteristics extraction of mutations by radiation using machine learning

神崎 訓枝; 島田 幹男*; 柳原 啓見*

no journal, , 

DNA損傷の修復エラーが生じた場合に、そのDNA損傷は突然変異として残存し、発がん等の原因となる。被ばくによってどのような突然変異が起こるかは、放射線の種類や細胞の種類に依存することが報告されているが、まだ完全には明らかになっていない。つまり、放射線による突然変異の特徴把握は放射線生体影響を知る上で重要である。本研究では、種々の放射線による突然変異の特徴を把握するためのデータ解析手法構築の基礎的検討を行うことを目的とする。演習用のデータセットは、既存の論文データを参考にして作成した。データはトランジションまたはトランスバージョンの6種類の点突然変異、挿入、欠失の8つの項目に対する各突然変異率を持たせた。本実験では、機械学習の一種で、非線形のデータ解析について低次元されたマップによる視覚的表現が優れていると言われている自己組織化マップ(SOM)を用いて、クラスタリングによる特徴抽出と予測を行い、主成分分析等の類似の多変量解析法と比較検討した。SOMの出力マップ上では、似通ったデータが近くに配置され、データ各々の突然変異の種類毎の特徴を一目で把握できるよう分類可能であることがわかった。

口頭

ラドン水の皮脂成分への溶解度とその温度依存性に関する検討

石田 毅; 迫田 晃弘; 片岡 隆浩*; 神崎 訓枝; 田中 裕史; 柚木 勇人*; 光延 文裕*; 山岡 聖典*

no journal, , 

本研究では、ラドン水が皮膚に吸収することで及ぼす作用を明らかにするため、皮脂層に注目し構成成分へのラドンの溶解度およびその温度依存性に関して検討した。その結果、例えばラドン水の皮脂成分別の溶解度は、各温度においてミリスチン酸メチルとスクアレンが最大値を、トリオレインが最小値をそれぞれ示した。また、トリオレインがラドンの皮脂への溶解度に大きく関与していることも示唆できた。

口頭

ラドン吸入によるマウス脳中のグルタチオン合成に関する機械学習に基づいたメタボローム解析

神崎 訓枝; 迫田 晃弘; 田中 裕史; 片岡 隆浩*; 石田 毅; 山岡 聖典*

no journal, , 

これまで我々は、抗酸化物質でもありイオウ代謝物でもあるグルタチオンがラドン吸入により増加することを明らかにしてきたが、どのような経路でグルタチオンが誘導されるのかはまだわかっていない。そこで、本研究では、抗酸化物質を含むイオウ代謝物に注目したメタボローム解析を行って、ラドン吸入よって変化するマウス脳中イオウ代謝物の探索を行った。バックグランドレベル、1000Bq/m$$^{3}$$, 10000Bq/m$$^{3}$$のラドンを24時間吸入したオスのBLAB/cマウスの脳を摘出し、イオウ代謝関連物質を網羅的に調べた。その結果、55種類中27種類の物質が検出され、特に、ラドン1000Bq/m$$^{3}$$や10000Bq/m$$^{3}$$でグルタチオンの前駆体であるシステインやシスタチオニンが増加していることがわかった。この結果から、ラドン吸入によるグルタチオンの増加はトランススルフレーション経路によるものであることが示唆された。加えて、機械学習の一種である自己組織化マップを用いた27種のイオウ代謝物の変化特性に基づく総合的なデータ解析を行った。クラスタリングの結果から、被ばくのバイオマーカーとして有用な代謝物の探索の可能性について報告する。

口頭

マウス諸臓器におけるラドン吸入による過酸化水素の産生に伴う酸化ストレスの評価

片岡 隆浩*; 神崎 訓枝; 迫田 晃弘; 石田 毅; 首藤 妃奈*; 矢野 準喜*; 田中 裕史; 花元 克巳*; 寺東 宏明*; 光延 文裕*; et al.

no journal, , 

これまでにラドン吸入はマウス臓器中の抗酸化機能を活性化させることを報告してきた。抗酸化機能の活性化は、活性酸素種(ROS)が誘導する酸化ストレスを抑制する。ラドン吸入によって誘導された抗酸化機能の活性化は微量のROSの生成による可能性がある。しかしながら、このメカニズムについての報告は皆無である。本研究では、マウス諸臓器中のラドン吸入による過酸化水素が誘導した酸化ストレスを評価した。マウスは1kBq/m$$^{3}$$または10kBq/m$$^{3}$$のラドンを24時間吸入した。その結果、ラドン吸入は肝臓や肺で20%過酸化水素を増加した。一方で、心臓中の過酸化水素は20%減少した。これは過酸化水素と反応するグルタチオンによるかもしれない。以上のことから、ラドン吸入はマウス諸臓器中で少量の過酸化水素(ROS)を生成する。しかしながら、カタラーゼやグルタチオンのような抗酸化物質が酸化ストレスを減少するのに重要な役割を果たしている。

口頭

ラドン吸入によるマウス諸臓器中の過酸化水素産生に関する基礎的検討

片岡 隆浩*; 神崎 訓枝; 迫田 晃弘; 石田 毅; 首藤 妃奈*; 矢野 準喜*; 田中 裕史; 花元 克巳*; 寺東 宏明*; 光延 文裕*; et al.

no journal, , 

これまでラドン吸入によってマウス臓器中の抗酸化機能が亢進することを報告してきた。ラドン吸入による抗酸化機能の亢進のメカニズムとして、微量のROSの生成が関わっている可能性が高い。そこで、本発表では、ラドンを吸入したマウス諸臓器中の抗酸化機能の活性化と過酸化水素量について調べたので報告する。

口頭

Assessment of radiation effects using Taguchi method

神崎 訓枝; 迫田 晃弘; 片岡 隆浩*; 石田 毅; 田中 裕史; 山岡 聖典*

no journal, , 

本研究の目的は、品質工学として知られるタグチメソッドを用いた被ばくによる健康損失を評価するための新規放射線リスク評価法の提案である。本研究では、放射線リスクを健康損失と定義し、放射線の有害効果と有益効果の両方を定式化するためにタグチの損失関数を用いてリポ多糖(LPS)誘導炎症モデルマウスの放射線影響を評価した。LPSを25ug投与した場合の死亡率は0%、LPSを100ug投与した場合の死亡率は46%であった。このとき、LPSを投与されたマウスのCRPは有意に増加していた。次に、マウスをX線(0.1, 0.5, 3.0Gy)照射で被ばくさせた4時間後のCRPを分析したが、これらの被ばくのみではCRPは変化しなかった。LPS(100ug)投与とX線(0.1Gy)照射の両方を処置されたマウスのCRPは、LPS(100ug)投与マウスのCRPよりも減少していた。しかし、それ以外の条件では、LPS投与とX線照射の両方を処置されたマウスのCRPは、LPS投与マウスのCRPよりも増加していた。これらの結果をまとめ、マウスへの処置の条件を制御因子とし望小特性SN比を求めると、0.1Gy照射された群でSN比が最大になり、低線量放射線はLPS誘導炎症を抑制することが示唆された。

口頭

Transcriptional alteration of DNA damage response genes after ionizing radiation exposure in induced pluripotent stem cells

島田 幹男*; 塚田 海馬*; 三宅 智子*; 神崎 訓枝; 柳原 啓見*; 松本 義久*

no journal, , 

人工多能性幹細胞(iPS細胞)は血液や皮膚線維芽細胞などに転写因子を遺伝子導入することにより初期化され、樹立することができる。iPS細胞は全臓器に分化する分化全能性を持ち、再生医療への応用が期待されている。しかしながら、初期化因子にDNA損傷を誘発する可能性があるために、iPS細胞のがんリスクについての報告がある。そのため染色体異常や腫瘍形成の予防には、iPS細胞のDNA損傷応答を解析することが重要である。そこで、本研究では、iPS細胞のゲノム安定性維持の分子メカニズムを明らかにすることを試みた。次世代シーケンサーによるRNAシーケンス解析の結果、DNA修復や細胞周期のチェックポイントやアポトーシスのようなゲノム維持遺伝子の発現が増加した。興味深いことに、神経幹細胞への分化後、これらの遺伝子の発現レベルは減少した。さらに、コロニー形成アッセイでは、iPS細胞での電離放射線被ばくへの高感受性とアポトーシスの活性化が示された。これらの結果は、DNA修復に代わって、アポトーシスの活性化が正確なゲノムDNAを持つ細胞集団を維持することを示唆している。このような分子的洞察は、iPS細胞の安全な医療応用において重要であると考えられる。

口頭

周辺環境データに着目した原子力施設における排気用ダストモニタ値の統計解析; 予備的調査

渡邉 泰輔; 迫田 晃弘; 宮内 亨; 神崎 訓枝; 田中 裕史

no journal, , 

人形峠環境技術センターは、1956$$sim$$2001年までウランの探鉱, 採鉱, 製錬, 転換, 濃縮技術の開発を行い、現在は関連施設の廃止措置に係る技術開発を行っている。当センター内の複数の施設では核燃料物質が保管されており、排気ダスト中のアルファ線等を常時監視することで、基準値以上のウランが環境中に放出されていないことを確認している。このとき、まれに、環境中ラドン濃度の上昇が原因の誤警報が発報される。そこで、本研究では、現場作業員の負荷低減に資するための誤警報予測の予備的調査として、排気ダストモニタと周辺環境データの基礎的な統計解析を行った。ダストモニタ値とラドン濃度の相関では、屋内ラドンに比べて屋外ラドンの方が高い相関がみられた。また、環境データでモニタ値を重回帰分析した結果、大まかな傾向は追えているが、極大値や極小値は再現できなかった。今回用意した説明変数に基づく統計モデルでは、モニタ値を高精度に推定することは難しいことが分かった。今回の予備的調査から、より良い予測を実現するには説明変数(環境因子)や解析手法の検討、また屋内ラドン濃度の測定場所の最適化を図ることの必要性が考えられた。

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