Initialising ...
Initialising ...
Initialising ...
Initialising ...
Initialising ...
Initialising ...
Initialising ...
北畠 里実*; 後田 藤太*; 平山 亮一*; 古澤 佳也*; 舟山 知夫; 横田 裕一郎; 岡畑 恵雄*; 伊藤 敦*
JAEA-Review 2014-050, JAEA Takasaki Annual Report 2013, P. 86, 2015/03
高LETイオンビームの特異な生物作用は、その飛跡に沿ったエネルギー付与分布のトラック構造が原因であると言われている。そこで、トラック構造を構成するコア領域とペナンブラ領域それぞれの生物作用を明らかにするために、それらがDNAに誘発する損傷の可視化を行った。本研究では、不溶性DNAシートの作製プロトコルを確立すると共に、高LETイオンビームで照射した後に生じる代表的なDNA酸化損傷である8-ヒドロキシグアニンの分布の可視化を試みた。実験では、不溶性DNAシートを原子力機構TIARAのプロトンおよびネオンイオンビームで照射した後、8-ヒドロキシグアニン特異的抗体と蛍光二次抗体で処理することで損傷の可視化を試みた。予備的な実験の結果では、照射したDNAシート上にドット状の蛍光が観察され、これがイオン照射で生じたDNA損傷由来である可能性が示唆された。
平山 亮一*; 鵜澤 玲子*; 高瀬 信宏*; 松本 孔貴*; 野口 実穂; 幸田 華奈*; 尾崎 匡邦*; 山下 慶*; Li, H.*; 加瀬 優紀*; et al.
Mutation Research; Genetic Toxicology And Environmental Mutagenesis, 756(1-2), p.146 - 151, 2013/08
被引用回数：24 パーセンタイル：62.77(Biotechnology & Applied Microbiology)The aim of this study was to measure the RBE (relative biological effectiveness) and OER (oxygen enhancement ratio) for survival of cells within implanted solid tumors following exposure to 290 MeV/nucleon carbon-ion beams or X-rays. Squamous cell carcinoma cells (SCCVII) were transplanted into the right hindlegs of syngeneic C3H male mice. Irradiation with either carbon-ion beams with a 6-cm spread-out Bragg peak (SOBP, at 46 and 80 keV/
m) or X-rays was delivered to 5-mm or less diameter tumors. We defined three different oxygen statuses of the irradiated cells. Hypoxic and normoxic conditions in tumors were produced by clamping or not clamping the leg to avoid blood flow. The RBE values increased with increasing LET in SOBP beams. The OER values of carbon-ion irradiated samples were small in comparison to those of X-ray irradiated samples. However, no significant changes of the OER at proximal and distal positions within the SOBP carbon-ion beams were observed. To conclude, we found that the RBE values for cell survival increased with increasing LET and that the OER values changed little with increasing LET within the SOBP carbon-ion beams.
H2AX foci caused by heavy ion particle traversal; Distribution between core track versus non-track damage中島 菜花子*; Brunton, H.*; 渡辺 立子; Shrikhande, A.*; 平山 亮一*; 松藤 成弘*; 藤森 亮*; 村上 健*; 岡安 隆一*; Jeggo, P.*; et al.
PLOS ONE (Internet), 8(8), p.e70107_1 - e70107_14, 2013/08
被引用回数：63 パーセンタイル：91.05(Multidisciplinary Sciences)重イオン照射による生物影響のメカニズム研究は、適切な治療計画や線質係数の評価のためには重要である。本研究は、重イオンのトラック内におけるDNA損傷の分布と質を、生物学的及び物理学的見地から解析し、重イオンによるDNA損傷の特徴を理解することを目的とした。このため、鉄イオンをヒトの正常細胞に照射し、DNA2本鎖切断(DSB)のマーカーとなるH2AXフォーカスの分布とイオンのトラック構造の関係を調べた。この結果、トラックの軌跡(コア)に沿ってDSBの多重生成とみなせる巨大なフォーカスが密に、2次電子(デルタ線)に沿って単独のDSBに対応するフォーカスがまばらに形成されることが観測された。これはDSBの分布をトラックシミュレーションにより計算した結果と一致した。また、それぞれのDSBは修復されるが、コアでは細胞周期のチェックポイントにおける停止時間が長くなり、デルタ線タイプの損傷の場合よりも修復に時間を要した。しかし、コアで密にDSBが生じた状態でも細胞周期は進行し、分裂期に入ることができることを確認した。本研究により、トラック構造と対比した形で同一トラック内の損傷の分布と質の違いを明らかにすることができた。
平山 亮一*; 鵜沢 玲子*; 松本 孔貴*; 野口 実穂; 加瀬 優紀*; 高瀬 信宏*; 伊藤 敦*; 小池 幸子*; 安藤 興一*; 岡安 隆一*; et al.
Radiation Protection Dosimetry, 143(2-4), p.508 - 512, 2011/02
被引用回数：14 パーセンタイル：71.96(Environmental Sciences)マウスの足に移植した腫瘍の上部をクランプした、又はクランプしない状態で80keV/mの炭素線、及びX線を照射したときのDSBの誘導、及び再結合について調べた。腫瘍のDSB生成量は定電圧電気泳動法により測定した。X線照射後のDSBのOERは1.68
0.31で、この値は照射1時間後での変化は見られなかった(1.400.26)。In situにおいて、酸素存在下でのこれらの損傷は1時間で60から70%が再結合した。炭素線とX線照射下において、DSBの誘発及び再結合の割合に違いは見られなかった。ゆえに、炭素線照射後のOER値及び再結合率はX線照射後と同じであり、炭素線のRBEは酸素存在下で1に近い値となった。In vivoにおけるDSBの収量は照射線量、酸素の状況、再結合時間に依存し、放射線の種類には依存しないと考えられる。
野口 実穂; 平山 亮一*; Druzhinin, S.*; 岡安 隆一*
Radiation Physics and Chemistry, 78(12), p.1184 - 1187, 2009/12
被引用回数：4 パーセンタイル：30.49(Chemistry, Physical)ハービマイシンAはゲルダナマシンと同様Hsp90に結合し、Hsp90のシャペロン機能を阻害する薬剤である。Hsp90は自身のシャペロン活性により他のタンパク質の安定化を維持する働きをもち、癌細胞の成長や生存に重要な役割を果たしている。放射線照射に応答するタンパク質もHsp90により機能的に安定化されていることが知られている。そこで、本研究ではハービマイシンAが癌細胞の放射線感受性に影響を与えるかどうか、さらに放射線感受性の増強に関与する細胞内メカニズムを明らかにするため、実験を行った。特に放射線感受性のメカニズムとして、放射線誘発細胞死の主原因であるDNA二本鎖切断(DSB)とその修復について調べた。コロニー形成法により求めた生存率から、ハービマイシンAは癌細胞の放射線感受性を増強することが明らかになった。また、定電圧電気泳動法によりDSBの修復の経時的変化を調べたところ、ハービマイシンAを照射前に加えたほうが、DSBの修復効率が低下することが明らかになった。以上の結果から、ハービマイシンAは放射線誘発DSBの修復を阻害し、放射線感受性の増強を引き起こすことがわかった。ハービマイシンAと放射線併用は癌治療の新しい治療法として非常に有効であることが示された。
平山 亮一*; 松本 孔貴*; 加瀬 優紀*; 野口 実穂; 安藤 興一*; 伊藤 敦*; 岡安 隆一*; 古澤 佳也*
Radiation Physics and Chemistry, 78(12), p.1175 - 1178, 2009/12
被引用回数：12 パーセンタイル：62.36(Chemistry, Physical)低酸素下での粒子線照射によって生じるOHラジカルが介在する間接効果の寄与をラジカルスカベンジャーを用いて測定した。DMSO存在下、及び非存在下で、V79細胞に150MeV/nucleonのヘリウムイオンビームをLET2.2KeV/mmで照射し、コロニー形成法により生存率を決定した。低酸素下による細胞死への間接効果の寄与は約52%であった。われわれは低酸素下においてOHラジカルの介在する間接効果は全効果のおおよそ半分になると結論づけた。
平山 亮一*; 伊藤 敦*; 冨田 雅典*; 塚田 照代*; 谷田貝 文夫*; 野口 実穂; 松本 孔貴*; 加瀬 優紀*; 安藤 興一*; 岡安 隆一*; et al.
Radiation Research, 171(2), p.212 - 218, 2009/02
被引用回数：118 パーセンタイル：95.59(Biology)放射線の生物効果はDNAの損傷を起源とする。X線と同様、重粒子線のDNA損傷も直接作用と間接作用のコンビネーションにより作られる。細胞死への間接作用の寄与はDMSOを用いた防護寄与率の最大値から算出することができる。対数増殖期のチャイニーズハムスターV79細胞に対し、DMSO存在下、及び非存在下で20から2106keV/mの高LET放射線を照射し、コロニー形成法により生存率を決定した。間接作用の寄与率は放射線のLETの増加に伴い減少した。しかし、寄与率は超高LET領域でも0にはならず、2106keV/mで32%と概算された。それゆえに、OHラジカルの放射線化学収量のG値は1000keV/mのLETで0に近づくけれども、OHラジカルの間接作用は高LET放射線による生物効果の相当な割合を占めることがわかった。生存率10%のRBEはLETとともに増加して200keV/mで最大値2.88に達し、それ以降は減少した。直接作用のRBEと間接作用のRBEを別個に評価するとき、両者のRBEはLETに依存し、200keV/mをピークとして同値になると考えられていた。しかし、本研究によりRBEのピーク値は間接作用よりも直接作用のほうが高いことがわかった。ゆえに、直接作用は間接作用に比べ、高LET放射線の高RBEに寄与している。
大西 亮一*; Guo, Z.*; 今村 俊幸; 平山 俊雄
GMD Report 132, 1 Pages, 2001/04
原研計算科学技術推進センターでは多原理統合手法に基づいたシミュレーションの統合の研究が進められている。緩連結(loosely coupled)した流体-構造コードは、その先駆的なコードとして原研で開発され、さらに複数並列計算機を統合した環境下でその効果が確認されている。これまでの研究では、複数コードの連結には独自に開発したインターフェースを利用してきたが、ドイツ情報処理研究所(GMD)が開発したMpCCI(Mesh based Parallel Code Coupling Interface)を利用することにより複数アプリケーションの結合を各アプリケーションと分離した形で取り扱うことができるようになる。本報告では構造解析部分にMECANOとよばれる商用コードを利用しており、商用コードとのインターフェイスを準備することで商用コード間の結合がなされたことを示す。また、原研が開発してきた異機種並列計算機間通信ライブラリStampiとMpCCIを結合させた新たなライブラリの利用を通じて、将来異機種環境での効率的なアプリケーションの実行を計画していることも併せて報告する。
Guo, Z.; 大西 亮一*; 木村 俊哉*; 平山 俊雄
Proceedings of International Conference on Computational Engineering & Science (ICES 2001) (CD-ROM), 6 Pages, 2001/00
気象、計算生体科学、新素材開発や航空宇宙等の分野において多原理物理問題を統合的に解析するため、異種解析手法を用いた連成解析が有効な手法と知られており、近年弱結合と呼ばれる連成解析の研究が盛んに行われている。弱結合を用いた数値解析は境界における物理量を平衡方程式より解くことではなく、保存則を保ちながら陽的に定義することにより行われる。このため、数値解析は収束性が著しく向上することのみならず、高性能な市販解析コードの有効利用や最適な計算機の組合(研謂,メタコンピューティング技術の利用)も可能になり、より精度良く効率的に行うことができる。一方、陽的な境界条件の情報伝達は通常、計算モデルがそれぞれ個別に離散化されるため、従来困難とされている。本研究はGMDの開発したMpCCIの市販解析コードへの実装とそれによる異モデル間の情報伝達を行い、空力-構造の連成解析を試みた。
野口 実穂; 平山 亮一*; 岡安 隆一*
no journal, ,
Hsp90阻害剤17-AAGは単独でも抗腫瘍効果を持ち、放射線や他の化学療法剤と組合せることでさらに高い抗腫瘍効果が報告されている薬剤である。われわれ17-AAGはHIMAC炭素イオン線の細胞殺傷効果に影響を与えるかどうかを検討した。細胞は前立腺癌DU145,ヒト胎児肺線維芽細胞HFLIIIを用いた。17-AAGは照射前に24時間、100nMを投与した。また炭素線は炭素線治療に用いられているLET70keV/umを用いて実験を行った。17-AAGはDU145細胞において10%生存率で2.13倍の増感効果を示した。しかし、正常細胞では17-AAGの増感は現れなかった。DU145細胞において17-AAGの炭素線増感に対するDNA二本鎖切断(DSB)修復への影響を定電圧電気泳動法にて調べた。炭素線はX線と異なり炭素線単独でも非常にDSB修復が悪く、17-AAGを投与しても全く影響は見られなかった。しかし、Rad51フォーカス形成は炭素線単独と17-AAGと炭素線を併用したときとでは大きな違いが見られた。しかし、この薬剤による相同組換え修復経路の阻害は炭素線増感に大きな可能性が示唆される。
野口 実穂; Yu, D.*; 平山 亮一*; 窪田 宜夫*; 岡安 隆一*
no journal, ,
Hsp90阻害剤17-AAGは単独投与で抗腫瘍効果を持ち、放射線や他の化学療法剤と組合せると、これらの効果を増強し、より高い抗腫瘍効果を誘導することが報告されている薬剤である。17-AAGによる放射線増感のメカニズムとしては細胞増殖抑制やアポトーシスの誘導等が報告されている。しかし、X線との併用による放射線増感効果は非常に大きく、さらに別なメカニズムの存在が推測される。そこでわれわれは放射線による細胞死の主原因であるDNA二本鎖切断(DSB)の修復に焦点を当て、17-AAGがDSB修復過程に影響を与えるかどうかを検討した。今回の結果では17-AAGは癌細胞に特異的に放射線増感効果を示し、そのメカニズムにDSB修復の阻害が関与していることが示唆された。これは17-AAGによりBRCA2, Rad51発現量が減少したことに起因し、その結果、放射線照射後のRad51フォーカス形成が阻害されたと考えられる。したがって、17-AAGは特に相同組換え修復経路を阻害することが明らかとなった。
野口 実穂; 平山 亮一*; Druzhinin, S.*; 岡安 隆一*
no journal, ,
Hsp90は不安的性のタンパク質に結合し、その機能を助け、維持する分子シャペロンとして働いている。腫瘍細胞では多くの不安定性タンパク質が作られるが、それらのタンパク質がHsp90との複合体を形成することにより細胞内で安定化し、結果として放射線に対して抵抗性を生ずる。Hsp90のclient proteinには細胞増殖や細胞周期制御に関係するものが多く、そのためHsp90の機能を阻害することはがん治療において有効な手段となりうる。Ansamycin系の抗生物質であるHerbimycin AはHsp90阻害剤としてさまざまな細胞内シグナル伝達経路を阻害することが知られている。そのようなシグナル伝達には放射線応答に関与しているものも多い。そこで、放射線感受性に大きな影響を及ぼすDSB repair経路の阻害がHerbimyicin Aの放射線増感に関係があるのかを調べた。細胞はヒト肺癌細胞SQ5用いた。Herbimycin Aは照射前24hr投与し、コロニー形成法からHerbimycin A併用時の生存率曲線を求めた。またConstant Field Gel Electrophoresis(CFGE)によるDSB repair kineticのデータより、明らかなDSB修復阻害が観測された。以上の結果から、Herbimycin Aは放射線誘発DSB修復を阻害し、その阻害が放射線感受性の増強に大きく関与していることが示唆された。
渡辺 立子; 平山 亮一*; 横谷 明徳; 寺東 宏明*; 鶴岡 千鶴*; 江口 清美*; 古澤 佳也*; 小林 克己*
no journal, ,
放射線による細胞致死の主な要因は、DNA二本鎖切断(DSB)にあると考えられてきている。しかし、重粒子線によって得られる細胞致死のLET依存性の特徴とは必ずしも一致しないDSBの測定結果が多く報告されており、DSBが致死の原因という図式に対する反論の根拠のひとつにもなっている。また、DSBのLET依存性は、細胞致死の結果と不一致なだけでなく、実験系による違いも大きく、統一的な見解を持つことが困難な状態である。そこで、われわれは、DSBと細胞致死との関係を明らかにするためにも、DSBのLET依存性の実態を把握する必要があると考えて、報告による結果の違いの原因について議論を重ねてきた。この結果は、本大会のワークショップで報告することになっており、本発表では、このワークショップの関連ポスターとして、これまでに得られている実験や計算の結果を紹介する。特に、放射線のトラック構造や線量(エネルギー付与)分布の観点から、DSBのLET依存性が持つ問題点を整理して発表するものである。
渡辺 立子; 横谷 明徳; 鈴木 雅雄*; 鶴岡 千鶴*; 平山 亮一*; 古澤 佳也*
no journal, ,
一般に、哺乳動物の培養細胞の生存率曲線を標的説に基づいて解析すると、致死損傷量の線量効果曲線は、線形二次曲線でフィットできることが多いが、具体的に損傷のどのような条件が致死損傷となり、線量効果曲線において一次の項や二次の項を生むのかの総合的説明や修復機能との関係は不十分である。われわれは、致死損傷の実体を明らかにすることを目的とし、細胞致死と初期DNA損傷の関係に対する新たなモデルの提案を試みている。ここでは、実験的に得られた生存率曲線を線形二次モデルにより解析し、得られたパラメータから致死損傷の量を推定した。これを、おもにシミュレーションにより得られたDNA損傷の量・タイプ・核内での損傷間の距離等の相互関係に関する情報と比較することにより、致死損傷に結び付く条件を検討した結果について示す。特に、DNA初期損傷にかかわる条件として照射放射線のLET等の微視的なエネルギー付与分布、損傷修復経路にかかわる条件として照射時の細胞周期のそれぞれが生存率曲線に与える影響に着目して解析・議論する。
岡安 隆一*; 平川 弘和*; 野口 実穂; Yu, D.*; 高橋 桃子; 平山 亮一*; 藤森 亮*
no journal, ,
Hsp90阻害剤である17AAGはX線と併用することである種のヒト腫瘍細胞による放射線増感作用を示すことがわかっているが、この増感作用は正常細胞では観察されない。このメカニズムとして、DSB修復の阻害、特に相同組換え修復(HRR)の阻害が提案されている。HRRの主要タンパク質が両者の併用により影響を受ける。驚くべきことに、われわれの研究で、高LETの炭素線(70keV/um)と17AAGの併用により増感効果が観察された。これとは別に、HRRの主要タンパク質であるBRCA2のノックダウンによりヒト腫瘍細胞で増感効果が見られることも報告している。これらの結果から、高LET放射線とHRR阻害の併用に関連したメカニズムによる放射線増感効果が推測され、これは特にS期特異的である可能性が考えられる。そのため、本研究では、ヒト肺癌細胞SQ5をヌードマウスの下肢に移植し、炭素線,17AAG単独、及び両者併用時の腫瘍の増殖を観察した。プライマリーな結果として、腫瘍増殖は炭素線、及び17AAG単独に比べ、併用の場合に特に阻害が見られた。これらの結果はHRR阻害剤と高LET放射線の併用により、効果的な腫瘍制御が得られることを提案している。
平山 亮一*; 松本 孔貴*; 鵜沢 玲子*; 高瀬 信宏*; 鶴岡 千鶴*; 和田 麻美*; 野口 実穂; 加瀬 優紀*; 松藤 成弘*; 伊藤 敦*; et al.
no journal, ,
OHラジカルが介在する間接作用の細胞死への寄与はDMSOを用いた最大防護寄与率から評価することができる。対数増殖期のCHO細胞を用い、これらを酸素存在下、及び低酸素化でX線、及びLET200keV/mの鉄イオン線を照射し、DMSO存在下、及び非存在下でコロニー形成法により細胞生存率を調べた。X線での間接作用の寄与は酸素下で76%、低酸素下で50%であった。これとは対照的に、鉄イオン線での間接作用寄与率は酸素下42%、低酸素下32%であった。RBE値は酸素下で2.8、低酸素下で5.3、OERはX線で2.8、鉄イオン線で1.5であった。直接作用のRBEは正常酸素下、及び低酸素下で間接作用のRBEより高い値となった。また、X線、及び鉄イオン線における直接作用のOERは間接作用のOERよりも低い値となった。もし、粒子線治療で直接作用のみを取り出して利用できるならば、粒子線は癌治療に非常に有効な治療法であると考えられる。これは炭素イオンビームや中性子捕捉療法の利用がよい実例である。
平山 亮一*; 松本 孔貴*; 野口 実穂; 鵜沢 玲子*; 幸田 華奈*; 古澤 佳也*
no journal, ,
放射線特有の生物影響である酸素効果は、放射線照射直前並びに照射中に照射試料が酸素存在下にあることで、酸素が放射線の増感剤として作用することにより、無酸素環境下との異なる生物応答を導く現象である。本発表では、照射後の酸素の存在に注目し、放射線照射後の生物影響に酸素がどのような効果をもたらすかを調べるため、まず低酸素環境下(0.2mmHg以下)でのX線並びに高LET放射線である炭素線(
80keV/m)をCHO細胞に照射し、定電圧電気泳動法により細胞内DNA損傷を定量した。続いて照射した細胞を大気環境下と低酸素環境下で培養(37
C)し、その後DNA損傷を定量し、DNA損傷修復における酸素の役割について調べた。X線における低酸素下照射-大気下修復の修復動態は、低酸素下照射-低酸素下修復に比べると明らかにDNA損傷修復が速く、修復量も多いことが判明した。また大気環境下で5時間DNA損傷修復を行うと、残存DNA損傷量は全損傷量の5%程度まで減少するが、低酸素環境下では20%程度のDNA損傷が未修復であった。しかし高LET放射線である炭素線誘発DNA損傷においては、修復5時間後においても修復時の酸素の有無の違いによるDNA損傷修復動態は変わらなかった。これらの結果から、酸素は照射時だけではなく照射後の生物応答にも影響することがわかり、特にその影響は高LET放射線よりもX線誘発DNA損傷に対して顕著であった。
浦野 建太; 伊藤 敦*; 高野 勇貴*; 大内 章央*; 平山 亮一*; 古澤 佳也*; 舟山 知夫*; 横田 裕一郎*
no journal, ,
DNA酸化産物8-ヒドロキシ-2'-デオキシグアノシン(8-OHdG)は、デオキシグアノシンの・OHとの反応産物であることはよく知られている。我々はこれまでに、重イオン線のトラック構造における低LET
線領域(penumbra)を可視化する目的で、シート状に加工したDNA(以後DNAシート)を材料に8-OHdGの蛍光抗体法による画像の解析を行ってきた。令和元年度の本学会で粒子のLETと原子番号の増加に伴い蛍光領域が増加(penumbra領域が増大)することを示唆した。しかしながら、その結果は、Chatterjee and Schaeferの計算結果と逆の傾向を示していた。この原因を探るため、本研究では、蛍光抗体法による画像に顕著に観察されるバックグラウンド蛍光に着目し、それを低減する過程を加えることによって、粒子種, LET毎に8-OHdG蛍光領域の再解析を行った。また、前回より粒子種、LETの種類を増やすことによって、より信頼性の高い結果を得ることを目指した。
浦野 建太; 伊藤 敦*; 高野 勇貴*; 大内 章央*; 平山 亮一*; 古澤 佳也*; 舟山 知夫*; 横田 裕一郎*
no journal, ,
DNA酸化産物8-ヒドロキシ-2'-デオキシグアノシン(8-OHdG)は、デオキシグアノシンの・OHとの反応産物であることはよく知られている。我々はこれまでに、重イオン線のトラック構造における線領域(ペナンブラ領域)におけるDNA損傷に着目し、水不溶性のシート状に加工したDNA(岡畑恵雄博士らにより開発されたもの、以後DNAシート)を用いて蛍光抗体法による可視化を行い、8-OHdGの生成領域が粒子種やLETにより変化する事を示してきた。令和元年度は、酸化損傷領域の広がりを定量化する目的で画像解析ソフトウェアImageJを用いて画像処理を行ったが、粒子痕由来の蛍光ドットと蛍光バックグラウンドの判別が難しいという問題点も明らかとなった。令和2年度は、バックグラウンドを除去する処理を考案し、酸化損傷領域のサイズを求め、Chatterjee and Schaeferによるトラック構造計算からのペナンブラサイズとの比較を行った。
