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論文

Heavy-ion-induced bystander killing of human lung cancer cells; Role of gap junctional intercellular communication

原田 耕作*; 野中 哲生*; 浜田 信行*; 桜井 英幸*; 長谷川 正俊*; 舟山 知夫; 柿崎 竹彦*; 小林 泰彦; 中野 隆史*

Cancer Science, 100(4), p.684 - 688, 2009/04

 被引用回数:49 パーセンタイル:23.27(Oncology)

The aim of the present study was to clarify the mechanisms of cell death induced by heavy-ion irradiation focusing on the bystander effect in human lung cancer A549 cells. In microbeam irradiation, each of 1, 5 and 25 cells under confluent cell conditions was irradiated with 1, 5 or 10 particles of energetic carbon ions, and then the surviving fraction of the population was measured by a clonogenic assay in order to investigate the bystander effect of heavy-ions. In this experiment, the limited number of cells (0.0001-0.002%, 5-25 cells) under confluent cell conditions irradiated with 5 or 10 carbon ions resulted in an exaggerated 8-14% increase in cell death by clonogenic assay. However, these overshooting responses were not observed under exponentially growing cell conditions. Furthermore, these responses were inhibited in cells treated with an inhibitor of gap junctional intercellular communication (GJIC), whereas these were markedly enhanced by the addition of a stimulator of GJIC. The present results suggest that bystander cell killing by heavy-ions was induced mainly by direct cell-to-cell communication, such as GJIC, which might play important roles in the bystander responses.

論文

ヒト肺癌由来細胞株における重粒子線誘発バイスタンダー効果による細胞死

原田 耕作*; 野中 哲生*; 浜田 信行*; 舟山 知夫; 桜井 英幸*; 坂下 哲哉; 和田 成一*; 河村 英将*; 長谷川 正俊*; 小林 泰彦; et al.

JAEA-Review 2006-042, JAEA Takasaki Annual Report 2005, P. 102, 2007/02

We have here examined clonogenic survival of confluent human lung cancer A549 cells exposed to X-rays or 220 MeV 12C$$^{5+}$$ charged particles. Targeted exposure of 0.001-0.005 % of cells within the confluent population were resulted in 8-15 % reduction of surviving fraction, suggesting that the induced bystander responses are involved in mechanism of cell death by heavy particles.

論文

ヒトの浸潤性悪性脳腫瘍細胞に対する高LET重イオン誘発バイスタンダー効果

石内 勝吾*; 長谷川 正俊*; 吉田 由香里*; 浜田 信行*; 舟山 知夫; 和田 成一*; 坂下 哲哉; 小林 泰彦; 中野 隆史*

JAEA-Review 2006-042, JAEA Takasaki Annual Report 2005, P. 104, 2007/02

High linear energy transfer (LET) charged particle radiation such as $$^{12}$$C-ion beams,$$^{20}$$Ne-ion beams and $$^{40}$$Ar-ion beams is a new modality for the treatment of X-ray resistant cancers. Here we investigated the radiation-induced bystander effect on human glioblastoma cells using a CGNH-89 cell line. We irradiated individual charged-particles to target cells by a microbeam from cyclotron at JAEA Takasaki, and monitored DNA double strand breaks by $$gamma$$H2A. X as a marker. We found bystander responses were induced in the neighboring non-irradiated cells. These results explained marked cytotoxity of heavy ions on human glioma cells.

論文

Research of disease onset mechanism by determining the distribution of intracellular trace elements using an in-air micro-PIXE analyzer system

中野 隆史*; 荒川 和夫; 桜井 英幸*; 長谷川 正俊*; 湯浅 和久*; 斎藤 悦子*; 高木 均*; 長嶺 竹明*; 草壁 孝彦*; 高田 久嗣*; et al.

International Journal of PIXE, 16(1-2), p.69 - 76, 2006/00

高度な加速器及びイオンビーム技術を利用して放射線腫瘍学,核薬学の新しい医学の科学の一分野を創出する新しい研究プログラムが開始され、その中の重要なテーマの一つである大気マイクロPIXE分析システムでは、マイクロビーム走査の範囲で厚みに変動のあるサンプルの元素マッピングの精度を向上するための高度化を行った。他方、本プログラムでは、癌に関する重要な生物医学課題にアプローチするため、本システムを使用して病気の発展に伴う微量元素の細胞内挙動を調べた。この論文では、このプログラムについて概説し、システム高度化の内容、及び課題に関する予備的な研究結果を示す。

報告書

平成5年度技術開発課年報

長谷川 健*; 小出 馨*; 宗藤 勝*; 永崎 靖志*; 中野 勝志*; 山岸 明子*; 沖田 正俊*

JNC-TN7400 2005-020, 199 Pages, 1994/04

JNC-TN7400-2005-020.PDF:11.68MB

本報告書は、東濃地科学センター・技術開発課が平成5年度に実施した研究開発業務の内容を取りまとめたものである。成果については、地層科学研究に係る技術開発と、探鉱や採鉱に関する技術開発、及び、共通的業務に関するものの三つに分類して掲載した。

報告書

平成4年度技術開発課年報

坪田 浩二*; 落合 洋治*; 花木 達美*; 長谷川 健*; 沖田 正俊*; 小出 馨*; 永崎 靖志*

JNC-TN7400 2005-019, 114 Pages, 1993/04

JNC-TN7400-2005-019.PDF:7.46MB

本報告書は、中部事業所・技術開発課が平成4年度に実施した研究開発の業務成果を取りまとめたものである。成果については、地層科学研究に係る技術開発と、探鉱や採鉱に関する技術開発の二つに分類して掲載した。

報告書

平成3年度技術開発課年報

沖田 正俊*; 宗藤 勝*; 長谷川 健*; 永崎 靖志*; 小出 馨*; 山岸 明子*; 仙波 毅*

JNC-TN7400 2005-018, 241 Pages, 1992/04

JNC-TN7400-2005-018.PDF:10.21MB

本報告書は,中部事務所・技術開発課が平成3年度に実施した研究開発業務の成果を取りまとめたものである。探鉱・採鉱に関連した技術開発の成果と,地層科学研究に係る技術開発の成果に大別して報告した。なお,安全部が所掌している安全評価研究の中の1テーマである「地質と環境放射線の変動要因に関する研究」は,探鉱・採鉱に関連した技術開発の成果の中に入れて報告した。探鉱技術開発では,オーストラリア不整合関連型鉱床を対象とした物理探査手法の開発として,複雑地形での探査を効率的に進めるために周波数領域空中電磁(探査)法シュミレーションプログラムの作成と電磁探査解析用のプログラムTDEM2D出力部の機能強化を行ったほか,中国・遼東半島で鉱業事情調査の一部として実施したVLF-比抵抗法の適用試験結果を報告した。また,リモートセンシング技術開発として衛星からの反射スペクトルを解析するための画像処理システムの機能強化と,オーストラリア探査地区の岩石を反射スペクトル測定した同データカタログ作成について中間報告を行った。平成3年度に海外調査探鉱予算で更新したX線回折装置については,技術的な解説も含めて自動化された鉱物組成同定法を報告した。更に,東濃鉱山のインプレスリーチング跡地から湧出する坑水の処理プロセスを合理化する目的で実施した現場試験の成果についても報告した。採鉱技術開発に関する研究については,ラドン湧出抑制試験結果と採鉱エキスパートシステムの構築の2件について報告した。

口頭

ヒト肺癌細胞株における高LET重イオンマイクロビームによるバイスタンダー効果の検討

原田 耕作*; 野中 哲生*; 桜井 英幸*; 河村 英将*; 長谷川 正俊*; 中野 隆史*; 浜田 信行*; 和田 成一*; 小林 泰彦; 舟山 知夫; et al.

no journal, , 

ヒト肺癌由来の細胞株を用いて重イオンビーム照射後のバイスタンダー効果の誘導について検討した。ブロードビームを用いた実験で220MeV$$^{12}$$Cの細胞生存曲線は直線的であったが、X線及び220MeV$$^{12}$$CのD$$_{0}$$(37%生存線量)D$$_{10}$$(10%生存線量)はそれぞれ1.59Gy/4.00Gy, 1.23Gy/2.39Gyであった。マイクロビームを用いた実験では、選択的に1つの細胞にのみイオンを照射した際の細胞生存率は非照射細胞とほぼ同様であった。照射細胞数をディッシュ内の5-25個、また各細胞への照射イオン数を5-10個とすると、照射していない細胞の生存率と比較して統計学的に有意に低下した。本実験ではディッシュ全体の細胞のうち0.001-0.005%という極少数の細胞を重イオンビームで照射した時、ディッシュ全体の細胞生存率が有意に低下する結果が得られた。このことは重イオン照射による細胞死のメカニズムにバイスタンダー効果が深く関与していることを示唆している。

口頭

浸潤性悪性脳腫瘍への重イオン照射効果; 新しい放射線がん治療法の可能性

石内 勝吾*; 長谷川 正俊*; 中野 隆史*; 浜田 信行*; 和田 成一*; 小林 泰彦; 舟山 知夫; 坂下 哲哉

no journal, , 

高い増殖性・浸潤性のある悪性脳腫瘍は、切断端から再増殖するため外科的な摘出だけでは制御が困難である。その代表である神経膠芽腫では、手術による摘出後に放射線治療法と化学療法を併用しても、生存期間は2年に満たないのが現状である。神経膠芽腫は通常の放射線治療に用いられるX線や$$gamma$$線などの低LET放射線に対して抵抗性を持つが、一部で臨床応用が開始されている高LET重粒子線による治療効果はまだ解析されていない。そこで、神経膠芽腫培養細胞に対する種々の高LET重イオン照射効果を調べたところ、X線と比べて予想以上に細胞致死効果が高く、さらに、少ない線量で細胞の形態変化を引き起こすことがわかった。細胞の形態変化は腫瘍の浸潤や転移にかかわる細胞の遊走性にも影響することが考えられ、遊走性の制御によって浸潤性増殖を阻止するなどの悪性腫瘍の新しい治療法の開発が期待できる。

口頭

Analysis of bystander effect using high-LET heavy-ion microbeam

原田 耕作*; 野中 哲生*; 浜田 信行*; 舟山 知夫; 桜井 英幸*; 和田 成一*; 坂下 哲哉; 長谷川 正俊*; 小林 泰彦; 中野 隆史*

no journal, , 

重イオン放射線治療は、優れた線量分布と高い生物学的効果ゆえに、期待されている。しかし、ブロードビームによる細胞死メカニズムは、十分に解明されていない。本研究では、バイスタンダー効果に焦点を当て、p53ヒト肺癌細胞株A549を用い、重イオン照射による細胞死メカニズムを明らかにする。群馬大学のMBR-1505と、TIARA(JAEA)の$$^{12}$$C(220MeV)と$$^{20}$$Ne(260MeV)を用い、コンフルエントな細胞にX線を照射し、コロニー形成法で細胞生存率を調べた。X線(150kV), $$^{12}$$C, $$^{20}$$Neを照射した細胞のD$$_{0}$$/D$$_{10}$$は、それぞれ1.59Gy/4.00Gy, 1.23Gy/2.39Gy, 1.81Gy/4.55Gyだった。細胞50万個中わずか5$$sim$$25個の細胞に100個のイオンを照射することで、非照射対照群と比較して生存率が23$$sim$$48%減少した。バイスタンダー効果は、重イオン照射による細胞死メカニズムに重要な役割を果たしていることがわかった。さらに、DNA修復の細胞応答や重イオン照射によるアポトーシスの研究を進め、臨床分野での重イオン放射線治療法を確立する。

口頭

ヒト肺癌細胞株における高LET重イオンマイクロビームによるバイスタンダー効果の検討

原田 耕作*; 野中 哲生*; 浜田 信行*; 桜井 英幸*; 河村 英将*; 長谷川 正俊*; 小林 泰彦; 中野 隆史*

no journal, , 

重イオン照射による高い殺細胞効果やバイスタンダー効果の分子機序は未だ十分に解明されていない。本研究ではヒト肺癌細胞株を用いて重イオンビーム照射後のバイスタンダー効果の細胞死の機序について解明する。細胞はヒト肺癌由来の細胞株であるA549を用いた。X線照射はMBR-1505,重イオン照射は原子力機構高崎量子応用研究所のマイクロビーム照射装置及びブロードビーム照射装置により行った。照射後の細胞生存率はコロニー形成法で検討した。X線照射によるD$$_{0}$$/D$$_{10}$$は1.59Gy/4.00Gyであったが、ブロードビームを用いた実験では$$^{12}$$C(LET=108keV/$$mu$$m)のD$$_{0}$$/D$$_{10}$$は1.23Gy/2.39Gyであった。また、コンフルエントな状態にある約50万細胞中の5-25細胞に対して、それぞれ$$^{12}$$C(LET=103keV/$$mu$$m)をマイクロビームで5-10個ずつ照射するとディッシュ全体の生残率が9-15%低下した。重イオン照射による高い殺細胞効果と細胞死のメカニズムにバイスタンダー効果の関与が示唆された。

口頭

大気マイクロPIXEを用いたヒト肺癌細胞内シスプラチンの可視化・定量化の試み

櫻井 英幸*; 岡本 雅彦*; 新 雅子*; 竹内 愛子*; 長谷川 正俊*; 佐藤 隆博; 及川 将一*; 神谷 富裕; 荒川 和夫; 中野 隆史*

no journal, , 

シスプラチンは現在さまざまな種類の癌化学療法においてkey drugとなる薬剤である。癌細胞に取り込まれたシスプラチンを細胞内で可視化,定量化できれば、薬剤の取り込みや核への移行機構、また薬剤耐性などの研究に役立つものと思われる。大気マイクロPIXE(Particle Induced X-Ray Emission)は数MeVに加速したプロトンを試料に照射し、放出される特性X線を検出することにより、試料中に含まれる多くの元素を1$$mu$$mの分解能で解析できる技術である。この技術を用い、ヒト肺癌細胞内のシスプラチンの可視化・定量化を行った結果、標準試料を用いた解析では、試料内のシスプラチン濃度と測定されたPtカウント数の間に直線性が認められた。一方、培養細胞試料ではP, K, Clなどの細胞の局在を示す元素のほか、BrdUでラベルした核内Br及び細胞に取り込まれたPtの検出が可能で、シスプラチン接触時間の延長とともに細胞内Pt及び核内Ptのカウント数増加が観察された。これにより、同技術による細胞内におけるPtの可視化及び定量化が可能であることを確認できたが、生物・医学的に重要な意味を持つ極微量領域でのPt検出には、検出感度の向上が必要であることも明らかとなった。

口頭

大気マイクロPIXEを用いた肺組織内微量元素の解析

岡本 雅彦*; 櫻井 英幸*; 新 雅子*; 長谷川 正俊*; 及川 将一*; 佐藤 隆博; 神谷 富裕; 荒川 和夫; 中野 隆史*

no journal, , 

炭化タングステンとコバルトを混合して焼結した超硬金属粉末の吸入による慢性間質性肺炎(超硬金属肺と呼ばれている)の診断を確定するために、大気マイクロPIXEで原発性肺癌患者の組織を調べた。その結果、Ti, Al, Fe, Ni, Cr, Wなどの吸入超硬金属由来の各種金属粉が肺内に残存している状況を元素の2次元分布として測定することに成功した。

口頭

大気マイクロPIXEによる腫瘍細胞死の検討

長谷川 正俊*; 櫻井 英幸*; 新 雅子*; 岡本 雅彦*; 石内 勝吾*; 浅川 勇雄*; 玉本 哲郎*; 大野 達也*; 及川 将一*; 神谷 富裕; et al.

no journal, , 

本研究は、組織レベルを基準にして、種々の方法による腫瘍細胞死の検索結果とPIXE法を比較したもので、ヌードマウスに移植した可移植性ヒト腫瘍とマウス正常細胞を用いて調べた。その結果、主要成分については、他の方法との優位性は認められなかったが、大気マイクロPIXE測定ではアポトーシスの高率な試料では元素分布が不均一になること、及び細胞の壊死に一致してP, K, Cl, Sなどの優位な低下を認めた。

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