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論文

Effectiveness of carbon-ion beams for apoptosis induction in rat primary immature hippocampal neurons

神沼 拓也*; 鈴木 義行*; 白井 克幸*; 水井 利幸*; 野田 真永*; 吉田 由香里*; 舟山 知夫; 高橋 健夫*; 小林 泰彦; 白尾 智明*; et al.

Journal of Radiation Research, 51(6), p.627 - 631, 2010/11

 被引用回数:8 パーセンタイル:63(Biology)

The direct biological effects of radiation, particularly accelerated heavy particle ions, on neurons are not fully known. Hence, the direct effect of carbon-ion beams on immature neurons was investigated by comparing to the effect of X-rays ${it in vitro}$ using primary hippocampal neurons. Primary neurons were prepared from hippocampi of fetal rats at embryonic day 18 from timed pregnant Wistar rats and cultured with Banker's methods. At 7 Days ${it In Vitro}$ (DIV), the cells were irradiated with 140 kV X-ray and 18.3 MeV/amu carbon-ion beams (LET = 108 keV/$$mu$$m). The cells were fixed with 4% paraformaldehyde at 12 hours after irradiation. Then, the cells were treated with terminal deoxynucleotidyl transferase-mediated dUTP nick end labeling (TUNEL) and DAPI staining for measuring the percentage of apoptosis (apoptotic index: AI). AI in sham-irradiated hippocampal neurons was 18%. The value of AI (AIs) of the cells irradiated with X-rays at 10 or 30 Gy were 15% or 23%, respectively. AI in cells irradiated with carbon-ion beams at 1 Gy, 3 Gy, 5 Gy and 10 Gy were 22%, 23%, 24% and 33%, respectively. AI was significantly increased by carbon-ion beams at 10 Gy (p $$<$$ 0.001). The apoptosis of hippocampal neurons increased in a dose-dependent manner following both X-ray and carbon-ion beams irradiation. Carbon-ion beams were about 10-fold more effective than X-rays for apoptosis induction in immature hippocampal neurons.

論文

脳正常組織の放射線感受性に関する研究

鈴木 義行*; 吉田 由香里*; 白井 克幸*; 浜田 信行*; 水井 利幸*; 野田 真永*; 舟山 知夫; 坂下 哲哉; 小林 泰彦; 白尾 智明*; et al.

JAEA-Review 2006-042, JAEA Takasaki Annual Report 2005, P. 107, 2007/02

Damage to normal brain tissue caused by irradiation has not been studied in detail. In this study, we investigated the effect of X- and $$^{12}$$C-irradiation on cultured normal neurons (immature and mature) and cultured organotypic brain slice tissues. The radiosensitivity of immature neurons was significantly higher than that of mature neurons. The effect of $$^{12}$$C-irradiation on immature neurons was about 6 times higher than that of X-irradiation. In organotypic slice culture, X- and $$^{12}$$C-irradiation induced the remarkable morphological change, especially, in the external granule cell layer. The effect of $$^{12}$$C-irradiation was about 2 times higher than that of X-irradiation.

論文

Differential effects of X-irradiation on immature and mature hippocampal neurons in vitro

白井 克幸*; 水井 利幸*; 鈴木 義行*; 小林 泰彦; 中野 隆史*; 白尾 智明*

Neuroscience Letters, 399(1-2), p.57 - 60, 2006/05

 被引用回数:20 パーセンタイル:64.31(Neurosciences)

神経ニューロン原基細胞へのX線照射は成長後の脳の機能不全を引き起こしうる。しかし、発達期のニューロン細胞の放射線感受性の程度や、最も感受性の高い時期などの詳細についてはわかっていなかった。そこで、ラット胎児脳の海馬初代培養神経細胞を用いて、培養開始後7日目及び21日目に30GyのX線を照射し、照射の12時間後あるいは24時間後に固定、細胞の形態変化やアポトーシス誘発を調べた。その結果、培養7日目の細胞に比べて、より成熟した培養21日目の細胞は感受性が有意に低く、発達期のニューロン細胞の放射線感受性は発生ステージに依存することが示された。

論文

Development of single-ion hit techniques and their applications at TIARA of JAERI Takasaki

神谷 富裕; 平尾 敏雄; 小林 泰彦

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 219-220, p.1010 - 1014, 2004/06

 被引用回数:8 パーセンタイル:47.53(Instruments & Instrumentation)

日本原子力研究所高崎研究所のTIARAでは4種類のイオンマイクロビーム装置(重イオン, 軽イオン, コリメート型高エネルギー重イオン、及び集束方式高エネルギー重イオン)をもち、それぞれイオンと物質との相互作用の特殊性(照射影響がミクロに局在化する)を活かしたユニークな応用利用が行われている。従来のマイクロビームの応用はマイクロPIXEに代表されるようなMeV軽イオンによる非破壊局所分析が主であったのに対して、TIARAでは、タンデム加速器及びサイクロトロン加速器からのMeV~数100MeVの重イオンによるシングルイオンヒット技術を応用し、高エネルギー重粒子による半導体素子や生物細胞へのシングルイベント効果や照射損傷の機構研究やリスク評価に関する研究に重点をおいている点に特色がある。今回の発表では、シングルイオンヒット技術についてこれまでの開発の経緯と今後の展望について述べ、併せてこれを用いた最新の応用研究成果について紹介する。

論文

Development of Steam Separator Performance Analysis Code and Its Validation, (III) Carryover Characteristics

望月 弘保; 平尾 康彦

Journal of Nuclear Science and Technology, 31(8), p.782 - 795, 1994/00

 被引用回数:3 パーセンタイル:62.8(Nuclear Science & Technology)

本論文では,ATRの実機気水分離器を用いて,空気/水及び蒸気/水の体系で行った実験の結果に基づいてモデルを作成し,キャリオーバ特性を解析的に予測する手法を提案している。また同上の実験によって得られたデータを用いて手法の検証を実施している。この結果,気水分離器の内部の流動と,気水分離器から放出された液滴の挙動が解析できるようになり,最終的に主蒸気管に至る液滴量が評価できるようになった。 検証の結果この手法の精度は約$$pm$$30%程度であることがわかった。

論文

Development of Steam Separator performance Analysis Code and Its Validation, (II) Carryover

望月 弘保; 平尾 康彦

Journal of Nuclear Science and Technology, 30(10), p.1059 - 1070, 1993/00

 被引用回数:6 パーセンタイル:42.57(Nuclear Science & Technology)

本論文では,キャリオーバを解析的に予測するためのモデルを作成するため,ATRの実機気水分離器を用いて空気/水と蒸気/水の体系で実験を行った結果を報告している。実験では,流動の基礎式を用いて予測することが困難なコルゲートセパレータ部の分離効率及びスクリーンドライヤーにおける液滴分離効率についてデータを取得し解析モデルを構築するための実験式を提案している。また,空気/水と蒸気/水の体系の差によってコルゲートセパレータの分離効率が異なって見える点を考察し,空気/水系のデータが実機評価モデルとして利用できることを示した。

論文

Development of ATR Type Steam Separator Performance Analysis Code and its Validation, 1; Carryunder Characteristic

望月 弘保; 平尾 康彦

Journal of Nuclear Science and Technology, 28(12), p.1078 - 1089, 1991/00

気水分離器の重要な特性の一つであるキャリアンダーについて解析コードで予測する方法を開発した。本手法については実規模の気水分離器を用いた空気-水試験及び実圧(70気圧)試験で,その妥当性を確認した。 解析においては,気水分離器によって分離された冷却材の流動を3次元的に解析して,流速,温度の分布を求め,その中にキャリーアンダーとなる気泡をモンテカルロ法を用いて発生させ,気泡個々の軌跡を追跡することによって浮上するもの,再循環流に巻き込まれるものを求める。この結果、実機模 擬試験で得られたキャリーアンダー量を良い精度で予測出来るようになった。また、「ふげん」で得られた結果も予測可能であることが分かった。本手法は、気泡巻き込みに関する他の事象についても適用可能である。

口頭

培養ラット未熟神経細胞における、アポトーシスを指標とした炭素線の生物学的効果比に関する検討

鈴木 義行*; 白井 克幸*; 水井 利幸*; 浜田 信行*; 野田 真永*; 舟山 知夫; 吉田 由香里*; 小林 泰彦; 白尾 智明*; 中野 隆史*

no journal, , 

炭素線照射の正常神経細胞に対する影響については、現在までのところ報告が皆無である。今回、培養ラット未熟神経細胞を用い、炭素線照射により誘発されるアポトーシスを指標として、炭素線のX線に対する生物学的効果比について検討した。胎生18日目のラット海馬より神経細胞を採取し、Banker法にて6日間培養した後、X線0$$sim$$30Gy, 220MeV炭素線0$$sim$$10Gyを照射した。照射後12時間に4%パラフォルムアルデヒドで固定した後、DAPI及びTUNEL法にて蛍光染色し、放射線により誘発されるアポトーシスの頻度を計測した。非照射細胞におけるアポトーシスの頻度は26%であった。X線で10Gy及び30Gy照射された場合のアポトーシスの頻度は、それぞれ、28%, 37%で、炭素線で1, 3, 5, 10Gy照射された場合のアポトーシスの頻度は、それぞれ、30%, 39%, 36%, 47%であり、X線及び炭素線照射によりアポトーシスの頻度は線量依存的に増加した。また、炭素線の効果は、同線量のX線に比べ6.0倍強かった。すなわち培養ラット未熟神経細胞において、炭素線照射により線量依存的にアポトーシスの増加が見られ、炭素線のX線に対する生物学的効果比は6.0であった。

口頭

Relative biological effectiveness value of carbon ion beam to X-ray on immature hippocampal neurons in vitro

鈴木 義行*; 白井 克幸*; 水井 利幸*; 浜田 信行*; 野田 真永*; 舟山 知夫; 吉田 由香里*; 小林 泰彦; 白尾 智明*; 中野 隆史*

no journal, , 

炭素線照射がニューロンに及ぼす効果はこれまでに知られていない。そこで、本研究では、ラット胎児より単離した海馬ニューロンに及ぼす炭素線の照射効果を解析した。その結果、線量依存的にアポトーシスが誘発されること、そして、未熟ニューロンにアポトーシスを誘発する効果は、炭素線の方がX線よりも6倍高いことがわかった。

口頭

培養ラット未熟神経細胞における、アポトーシスを指標とした炭素線の生物学的効果比に関する検討

白井 克幸*; 鈴木 義行*; 水井 利幸*; 浜田 信行*; 野田 真永*; 舟山 知夫; 吉田 由香里*; 小林 泰彦; 白尾 智明*; 中野 隆史*

no journal, , 

炭素線照射の正常神経細胞に対する影響については、現在までのところ報告がない。われわれはこれまでに、培養ラット未熟正常神経細胞において、X線照射によりアポトーシスが誘導されることを報告しており、炭素線照射でも同様にアポトーシスが誘導されると考えられる。そこで、培養ラット未熟神経細胞を用い、放射線誘発アポトーシスを指標とし、炭素線のX線に対する生物学的効果比について検討した。胎生18日目のラット海馬より神経細胞を採取し、Banker法にて1週間培養した未熟細胞を用い、X線0$$sim$$30Gy, 炭素線0$$sim$$10Gyを照射した。照射後12時間に4%パラフォルムアルデヒド固定した後、DAPI及びTUNEL法にて蛍光染色し、放射線により誘発されるアポトーシスの頻度を計測した。非照射細胞におけるアポトーシスの頻度は25.8%であった。X線で10Gy及び30Gy照射におけるアポトーシスの頻度は、それぞれ、28.4%, 37.3%で、炭素線で1, 3, 5, 10Gy照射におけるアポトーシスの頻度は、それぞれ、30.0%, 38.7%, 35.7%, 46.5%であり、X線及び炭素線照射によりアポトーシスの頻度は線量依存的に増加した。また、炭素線の効果は同線量のX線に比べ約6倍と考えられた。培養ラット未熟神経細胞において、炭素線照射により線量依存的にアポトーシスの増加が見られ、炭素線のX線に対する生物学的効果比は約6であった。

口頭

X線移送子を用いた放射光偏光メスバウアー分光法の開発研究

三井 隆也; 今井 康彦*; 瀬戸 誠*; 平尾 直久*; 松岡 岳洋*; 壬生 攻*

no journal, , 

円偏光や直線偏光を用いたメスバウアー分光は、共鳴元素のスピン配向の決定や$$gamma$$線円二色性及び核共鳴に寄与する準位の選択的な励起を利用した高精度な超微細構造解析に極めて有用であることがこれまでの基礎研究から明らかだが、通常のRI線源から照射される$$gamma$$線には偏光性が全くないため、偏光メスバウアー分光が実材料研究に有効利用されているとは言えない状況にある。一方、高輝度放射光X線と核分光器を利用した放射光メスバウアー分光法においては、X線移送子を併用することで極めて簡単にプローブ$$gamma$$線の偏光状態を制御した測定を実施できる。本報告では、我々が開発に成功した直線・円偏光に加えて無偏光の$$^{57}$$Feメスバウアー$$gamma$$線を生成して利用できる移送子と核モノクロメーターから成る核共鳴回折光学系の原理と実証実験を紹介すると共に、精密スピン構造解析における有効性を明らかにする。また、応用研究として、RI線源による測定では実施困難なダイアモンドアンビルセルを用いたGPa級超高圧水素下における希土類鉄フェリ磁性体のスピン再配列現象を初めて観測した実験の結果についても報告する。

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