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坂下 哲哉; 鈴木 芳代; 浜田 信行*; 下澤 容子; 深本 花菜*; 横田 裕一郎; 楚良 桜*; 柿崎 竹彦*; 和田 成一*; 舟山 知夫; et al.
Biological Sciences in Space, 26, p.21 - 25, 2012/10
神経系のモデル生物として知られる線虫を用いて、化学走性学習に対する低LET及び高LET放射線の影響について調べた。また、野生型及び
変異体の結果を比較した。高LET炭素線(
C, 18.3MeV/u, LET=113keV/
m)及び
Co 
線照射実験を行った結果、学習後期よりも初期の影響が大きい傾向及び変異体で応答が消失する点は両放射線で同じであった。以上の結果から、化学走性学習に関して低LET及び高LET放射線の両放射線とも影響を与えること、及びその作用メカニズムには遺伝子が関与していることが示唆された。
against high-LET radiation exposure坂下 哲哉; 鈴木 芳代; 浜田 信行*; 下澤 容子; 深本 花菜*; 横田 裕一郎; 楚良 桜*; 柿崎 竹彦*; 和田 成一*; 舟山 知夫; et al.
Biological Sciences in Space, 26, p.7 - 11, 2012/07
本論文では神経系のモデル生物として知られる線虫を用いて、運動と化学走性に対する高LET放射線耐性について調べた。また、放射線耐性の比較対象として孵化率を同時に観察した。高LET炭素線(C, 18.3MeV/u, LET=113keV/m)及びCo 線照射実験を行った結果、孵化率の生物学的効果比(Relative biological effectiveness: RBE)が4.5であるのに対して、運動と化学走性のRBEは、それぞれ1.4, 1.1であった。80%効果線量は、9.2Gy(孵化率), 272Gy(運動), 899Gy(化学走性)であった。以上の結果から、線虫の運動と化学走性は、孵化率と比較して顕著に高LET放射線に耐性であることが明らかになった。また、運動と化学走性に対する放射線照射効果の機序が、孵化率に対する機序とは異なることが予想された。
浜田 信行*; 岩川 眞由美*; 今留 香織*; 舟山 知夫; 坂下 哲哉; 楚良 桜*; Ni, M.*; 今井 高志*; 小林 泰彦
Journal of Radiation Research, 50(Suppl.A), P. A118, 2009/05
There is significant evidence for radiation-induced bystander effects; however, little information exists on the bystander effect of energetic heavy ions. Here we compared heavy-ion response of irradiated and bystander fibroblasts in confluent cultures. Bystander cells manifested a more transient apoptotic response and delayed p53 phosphorylation than irradiated cells did. More than half of the genes whose expression changed in bystander cells was downregulated, and most of the genes upregulated in irradiated cells were downregulated in bystander cells. The data highlight the distinct response of irradiated and bystander cells.
浜田 信行*; 原 孝光*; 大村 素子*; 舟山 知夫; 坂下 哲哉; 楚良 桜; 横田 裕一郎; 中野 隆史*; 小林 泰彦
Radiotherapy and Oncology, 89(2), p.231 - 236, 2008/11
被引用回数：24 パーセンタイル：58.89(Oncology)Overexpression of Bcl-2 is frequent in human cancers and has been associated with the radioresistance. Here we investigated the potential impact of heavy ions on Bcl-2 overexpressing tumors. Bcl-2 cells (Bcl-2 overexpressing HeLa cells) and Neo cells (neomycin resistant gene-expressing HeLa cells) exposed to -rays or heavy ions were assessed for the clonogenic survival, apoptosis and cell cycle distribution. Whereas Bcl-2 cells were more resistant to -rays and helium ions (16.2 keV/m) than Neo cells, heavy ions (76.3-1610 keV/m) gave the comparable survival regardless of Bcl-2 overexpression. Carbon ions (108 keV/m) decreased the difference in the apoptotic incidence between Bcl-2 and Neo cells, and prolonged G
/M arrest that occurred more extensively in Bcl-2 cells than in Neo cells. High-LET heavy ions overcome tumor radioresistance caused by Bcl-2 overexpression, which may be explained at least in part by the enhanced apoptotic response and prolonged G/M arrest. Thus, heavy-ion therapy may be a promising modality for Bcl-2 overexpressing radioresistant tumors.
浜田 信行*; 片岡 啓子*; 楚良 桜*; 原 孝光*; 大村 素子*; 舟山 知夫; 坂下 哲哉; 中野 隆史*; 小林 泰彦
Radiotherapy and Oncology, 89(2), p.227 - 230, 2008/11
被引用回数：9 パーセンタイル：31.60(Oncology)This is the first study to demonstrate that the small-molecule Bcl-2 inhibitor HA14-1 renders human cervical cancer cells and their Bcl-2 over expressing radioresistant counterparts, but not normal fibroblasts, more susceptible to heavy ions. Thus, Bcl-2 may be an attractive target for improving the efficacy of heavy-ion therapy.
浜田 信行*; 原 孝光*; 大村 素子*; Ni, M.*; 舟山 知夫; 坂下 哲哉; 楚良 桜*; 中野 隆史*; 小林 泰彦
宇宙生物科学, 22(2), p.46 - 53, 2008/10
Significant evidence indicates that ionizing radiation causes biological effects in nonirradiated bystander cells having received signals from directly irradiated cells. There is little information available hitherto as to the bystander effect of energetic heavy ions; however, our previous work has shown that in confluent cultures of normal human fibroblast AG01522 cells, targeted exposure of 0.0003% of cells to microbeams of 18.3 MeV/u C (103 keV/m) and 13.0 MeV/u 
Ne (375 keV/m) ions can similarly cause almost 10% decreases in the clonogenic survival, and twofold increments in the incidence of apoptosis whose temporal kinetics varies between irradiated and bystander cells. Using this experimental system, here we further report that bystander responses of AG01522 cells to 17.5 MeV/u 20Ne ions (294 keV/m) are consistent with those to 18.3 MeV/u C and 13.0 MeV/u Ne ions. We also demonstrate that such bystander-induced reductions in the survival are less pronounced and occur independently of Bcl-2 overexpression in human cervical cancer HeLa cells.
楚良 桜*; 浜田 信行*; 原 孝光*; 舟山 知夫; 坂下 哲哉; 横田 裕一郎; 中野 隆史*; 小林 泰彦
宇宙生物科学, 22(2), p.54 - 58, 2008/10
Here we investigated the potential impact of energetic heavy ions on fibroblast differentiation. The differentiation pattern was morphologically determined at days 3 and 5 after exposure to graded dose of -rays (0.2 keV/m) or carbon ions (18.3 MeV/u, 108 keV/m). The cells irradiated with higher doses progressed toward later differentiation stages as time goes postirradiation, but underwent fewer cell divisions. Thus, radiation exposure accelerated morphological differentiation, for which carbon ions were more effective than -rays. The relative biological effectiveness of carbon ions for differentiation was higher than that for the clonogenic survival, and this was the most case for terminally differentiated cells that may not divide any more. The results are suggestive of the distinct mechanism underlying inactivation of clonogenic potential between radiation qualities, such that the contribution of the differentiation to heavy ion-induced reductions in the survival is greater than to those induced by photons. Such accelerated differentiation could be a protective mechanism that minimizes further expansion of aberrant cells.
-rays and energetic heavy ions浜田 信行*; Ni, M.*; 舟山 知夫; 坂下 哲哉; 楚良 桜*; 中野 隆史*; 小林 泰彦
宇宙生物科学, 22(2), p.41 - 45, 2008/10
Biological effectiveness varies with the linear energy transfer (LET) of ionizing radiation. Plentiful evidence has been presented demonstrating that at physically equivalent doses, high-LET energetic heavy ions are more cytotoxic and genotoxic than low-LET photons like X-rays and -rays. Notwithstanding, its potential impact at isosurvival doses is yet to be characterized. Here we investigated the cell-killing effectiveness of -rays (0.2 keV/m) and five different beams of heavy ions with LET ranging from 16.2 to 1610 keV/m in confluent cultures of normal human fibroblasts. The relative biological effectiveness based on the dose giving 10% clonogenic survival peaked at 108 keV/m. In cultures exposed to the 10% survival doses, the yield of apoptotic cells escalated with time postirradiation but declined with LET. Our results imply that the cell death mode differs with LET at isosurvival levels.
浜田 信行*; 原 孝光*; 大村 素子*; 舟山 知夫; 坂下 哲哉; 楚良 桜*; 中野 隆史*; 小林 泰彦
Cancer Letters, 268(1), p.76 - 81, 2008/09
被引用回数：10 パーセンタイル：23.37(Oncology)Here, we investigated the cell killing effectiveness of heavy-ion radiation in Bcl-2 overexpressing radioresistant tumor cells. First, irradiated cells underwent primary colony formation. Radioresistance decreased with increasing linear energy transfer (LET), indicating that heavy ions may be a promising therapeutic modality for Bcl-2 overexpressing tumors. Second, cells in primary colonies were reseeded for secondary colony formation. The incidence of delayed reproductive death increased with LET irrespective of Bcl-2 overexpression, suggesting that Bcl-2 overexpression may not facilitate heavy ion induced genomic instability.
楚良 桜; 浜田 信行*; 小林 泰彦
no journal, ,
低LET放射線に比べて、重粒子線は、物理学的特性に優れており、殺細胞効果も高いことから、がん治療に用いられている。しかし、線量分布の集中性に優れているといえども、腫瘍組織の内部や周囲に存在する正常組織への照射は避けられない。放射線治療に伴う線維症の誘発は、正常細胞の分化の促進に起因すると考えられているが、重粒子線による分化の誘導はこれまでに明らかにされていない。そこで、本研究では、Co線(LET=0.2keV/m)又は炭素線(108keV/m)を照射したヒト正常線維芽細胞における形態学的分化の誘導を解析した。その結果、照射後5日目での分化の誘導に対する炭素線の生物学的効果比が、約4であることがわかった。今後は、線維芽細胞の放射線照射による分化促進のLET依存性と、その機序について明らかにしていきたい。
小林 泰彦; 舟山 知夫; 坂下 哲哉; 古澤 佳也*; Shao, C.*; 浜田 信行*; 和田 成一*; 横田 裕一郎; 柿崎 竹彦*; 深本 花菜; et al.
no journal, ,
We have established a single cell irradiation system, which allows selected cells to be individually hit with defined number of heavy charged particles, using a collimated heavy-ion microbeam apparatus at JAEA-Takasaki. This system has been developed to study radiobiological processes in hit cells and bystander cells exposed to low dose and low dose-rate high-LET radiations, in ways that cannot be achieved using conventional broad-field exposures. Using this system, we have demonstrated heavy-ion induced bystander effects on Chinese hamster ovary cells and normal human foreskin fibroblast AG01522 cells. The outlines of these direct investigation of cell-to-cell communications will be introduced, and the current status of the development of focused heavy-ion microbeam from AVF cyclotron at JAEA-Takasaki will also be discussed.
の運動抑制に対する線照射効果鈴木 芳代; 坂下 哲哉; 舟山 知夫; 深本 花菜; 浜田 信行*; 横田 裕一郎; 片岡 啓子*; 楚良 桜; 辻 敏夫*; 小林 泰彦
no journal, ,
神経系のモデル生物として知られる線虫()は、温度や化学物質などさまざまな刺激に対して誘引/忌避応答を示す。また、エサの存在下では、エサのない場合の約60%まで運動が低下する(減速応答)。われわれはこれまでの予備的な実験から、線照射によっても、線虫の運動が低下することを見いだした。そこで、本研究では、「エサの存在」と「照射」が線虫の運動の減速制御に及ぼす効果を検証するため、成虫段階の線虫(野生型)に100-1500GyのCo 線を照射して、エサのある/ない寒天プレート上での照射直後の運動を調べた。運動指標は20秒間に頭を振った回数とし、1試行あたり5個体を計数し、その平均値を用いた。エサのないプレート上での運動は線量依存的に低下し、1500Gyでは非照射個体(対照)の約40%となった。一方、エサのあるプレート上での運動は、いずれの線量でも、照射個体と非照射個体との間に有意な差がなかった。このことから、「エサの存在」と「照射」の2つの運動抑制の要因が、かならずしも加算的な効果とはならない可能性が示唆された。
楚良 桜; 浜田 信行*; 舟山 知夫; 坂下 哲哉; 小林 泰彦
no journal, ,
低LET放射線に比べて、重粒子線は、物理学的特性に優れており、殺細胞効果も高いことから、がん治療に用いられている。しかし、線量分布の集中性に優れているといえども、腫瘍組織の内部や周囲に存在する正常組織への照射は避けられない。放射線治療に伴う線維症の誘発は、正常細胞の分化の促進に起因すると考えられているが、重粒子線による分化の誘導効果はこれまでに明らかとされていない。そこで、本研究では、Coの線(LET=0.2keV/m)又は炭素線(108keV/m)を照射したヒト正常線維芽細胞における形態学的分化の誘導を解析した。その結果、照射後5日目での分化の誘導に対する炭素線の生物学的効果比が、約4であることがわかった。今後は、線維芽細胞の放射線照射による分化促進のLET依存性と、その機序について明らかにしていきたい。
浜田 信行*; 原 孝光*; 坂下 哲哉; 舟山 知夫; 楚良 桜; 小林 泰彦
no journal, ,
Radiation-induced genomic instability (RIGI) encompasses a variety of delayed effects that arise many generations after the initial insult. To address the LET dependence of the manifestation of RIGI, we here investigated the delayed effects arising in the progeny of normal human diploid fibroblasts surviving exposure to low-LET -rays (0.2 keV/m) or high-LET heavy ions (16.2-1610 keV/m). First, we examined delayed loss of clonogenicity and found that carbon ions (18.3 MeV/amu, 108 keV/m) were most effective at reducing the clonogenic survival both in primary and secondary colonies. Second, morphological changes induced in primary colonies were assessed. It was found that while the yield of differentiated cells was increased in a dose- and LET-dependent fashion, the incidence of giant or multinucleated cells was much less frequent. These results suggest that accelerated differentiation may account for LET-dependent delayed loss of clonogenicity.
坂下 哲哉; 鈴木 芳代; 浜田 信行*; 深本 花菜; 横田 裕一郎; 楚良 桜*; 柿崎 竹彦*; 和田 成一*; 舟山 知夫; 小林 泰彦
no journal, ,
線虫の複数の種類の行動に対する高LET放射線(炭素イオン, 18.3MeV/u, LET=113.3keV/m)の影響を調べた。特に、低LET放射線で観られた、放射線感受性が行動の種類により異なる現象が、高LET放射線においても当てはまるものかどうかを、複数の行動を比較することにより検討した。評価した行動の種類は、食塩に対する化学走性,運動(体の先頭部分である咽頭付近の屈曲運動),機械刺激による運動の低下,食塩に対する化学走性学習の能力,食塩に対する化学走性学習過程の途中の化学走性の計6種である。このうち、500Gyの高LET放射線の照射によって有意な影響を受けた行動は、化学走性学習過程の途中のNaClに対する化学走性のみであった。これらの結果から、高LET放射線も低LET放射線の場合と同様に放射線の感受性が行動の種類により異なることが示唆された。
浜田 信行*; 片岡 啓子*; 楚良 桜*; 原 孝光*; 舟山 知夫; 坂下 哲哉; 大村 素子*; 小林 泰彦
no journal, ,
重粒子線は、低LET放射線に比べて、線量分布の集中性に優れ、生物学的効果も高いことから、がん治療に利用されているが、これまでに、重粒子線増感剤に関する報告はほとんどない。本研究では、Bcl-2阻害剤であるHA14-1を低毒性の15Mの濃度で1時間処理した後に、炭素線(18.3MeV/u, 108keV/m)を照射し、コロニー形成法を行うことによって、HA14-1の重粒子線増感効果を調べた。その結果、HA14-1は、ヒト子宮頸がんに由来するHeLa細胞、並びに、Bcl-2を過剰発現させたHeLa細胞の感受性を増強するが、ヒト正常線維芽細胞であるAG01522細胞は増感しないことがわかった。このことから、Bcl-2阻害剤は、がん細胞に対して選択的に、重粒子線の殺細胞効果を増強しうる可能性が示唆された。
浜田 信行*; Ni, M.; 岩川 眞由美*; 今留 香織*; 舟山 知夫; 坂下 哲哉; 楚良 桜*; 今井 高志*; 小林 泰彦
no journal, ,
Considering that less irradiated cells should coexist with more bystander cells in a population exposed to a lower dose of heavy ions, a clarification of the effects arising not only in irradiated cells but in their bystander cells would be crucial to comprehend the mechanism of action of heavy ions. Herein we have investigated heavy ion-induced bystander response in a situation whereby 0.0003% of cells in a confluent human fibroblast population were targeted using precise microbeams. Conventional broadfield irradiation was conducted in parallel to see the effects in irradiated cells. Intriguingly, bystander cells manifested a more transient apoptotic response and delayed p53 phosphorylation, compared with irradiated cells. Taken together, nearly three quarters of the genes whose expression changed in bystander cells were downregulated, and most of the genes upregulated in irradiated cells were downregulated in bystander cells. These findings highlight the distinct response of irradiated and bystander cells. Furthermore, interleukin genes were upregulated in irradiated cells whereas its receptor gene was upregulated in bystander cells, suggestive of the signal transmission from irradiated to bystander cells. Collectively, these induced bystander responses might be a defensive mechanism that would avert or minimize further expansion of aberrant cells.
浜田 信行*; Ni, M.; 金杉 勇一*; 岩川 眞由美*; 今留 香織*; 舟山 知夫; 坂下 哲哉; 楚良 桜*; 今井 高志*; 高倉 かほる*; et al.
no journal, ,
Here we have investigated heavy ion-induced bystander response in confluent human fibroblast cultures. First, precise microbeams were employed to target 0.0003% of cells. Conventional broadfield irradiation was carried out in parallel to see the effects in irradiated cells. Intriguingly, bystander cells manifested a more transient apoptotic response and delayed p53 phosphorylation, compared with irradiated cells. Taken together, nearly three quarters of the genes whose expression changed in bystander cells were downregulated, and most of the genes upregulated in irradiated cells were downregulated in bystander cells. These findings highlight the distinct response of irradiated and bystander cells. Furthermore, interleukin genes were upregulated in irradiated cells whereas its receptor gene was upregulated in bystander cells, suggestive of the signal transmission from irradiated to bystander cells. Second, chromosome aberrations were analyzed in cells treated with conditioned medium from X- or heavy ion-irradiated cells. We found the difference in the types of aberrations, but very little in the total aberration yields, indicating that bystander responses occur independently of radiation types but are induced through different mechanisms. Collectively, these induced bystander responses could be a defensive mechanism that would avert or minimize further expansion of aberrant cells.
浜田 信行*; 原 孝光*; 片岡 啓子*; 楚良 桜*; 大村 素子*; 舟山 知夫; 坂下 哲哉; 横田 裕一郎; 小林 泰彦
no journal, ,
がん遺伝子であるBcl-2は、約半数のがんに高発現しており、Bcl-2を高発現するがんは放射線抵抗性を示すことが知られている。これまでに、Bcl-2を標的とした光子放射線増感剤の研究が展開されているが、重粒子線による殺傷効果は知られていない。そこで、本研究では、Bcl-2を高発現するがん細胞の放射線抵抗性に及ぼす重粒子線の効果と、その放射線抵抗性消失のLET依存性を明らかにすることを目的とした。吸収線量あたりの細胞殺傷効果は炭素線が最も高く、Bcl-2の高発現に起因する放射線抵抗性はLETが76-1610keV/mの重粒子線照射により消失することが明らかとなった。その機序としては、アポトーシス誘発の増強とG2/M期停止の延長が考えられた。以上の結果から、高LET重粒子線は、Bcl-2を高発現する放射線抵抗性がん細胞の治療に有効である可能性が示唆された。さらに、Bcl-2とBaxの相互作用を阻害する低分子Bcl-2阻害剤HA14-1は、Neo細胞とBcl-2細胞の重粒子線感受性を増強するが、ヒト正常線維芽細胞に対しては増感効果が認められないとの予備的な結果を得た。
浜田 信行*; 原 孝光*; 片岡 啓子*; 楚良 桜*; 舟山 知夫; 坂下 哲哉; 横田 裕一郎; 大村 素子*; 小林 泰彦
no journal, ,
抗アポトーシス因子であるがん遺伝子Bcl-2は、ヒトの約半数のがんに高発現しており、Bcl-2高発現がんは光子(X線,線)や化学療法に抵抗性を示す。本研究では、HeLa細胞にBcl-2を過剰発現させたBcl-2細胞とネオマイシン耐性遺伝子のみを発現させたNeo細胞を用いて、Bcl-2高発現がんに対する重粒子線単独とBcl-2阻害剤併用の効果を検討した。コロニー形成法によって感受性を調べたところ、Bcl-2細胞は線とヘリウム線に対してNeo細胞よりも抵抗性であったが、重粒子線照射後は両細胞の生存率が一致したことから、重粒子線はBcl-2の高発現に起因するがんの抵抗性を克服する可能性が示唆された。さらに、Bcl-2の細胞膜透過性低分子阻害剤であるHA14-1を低毒性の濃度で照射前に1時間処理すると、Bcl-2細胞とNeo細胞の重粒子線感受性は増強されたが、ヒト正常線維芽細胞であるAG01522細胞の感受性は変化しなかったことから、HA14-1はがん細胞に選択的に作用する重粒子線増感剤となる可能性が示唆された。以上の結果から、Bcl-2は重粒子線治療の標的になると考えられた。
