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論文

$$^{57}$$Fe polarization dependent synchrotron M$"o$ssbauer spectroscopy using a diamond phase plate and an iron borate nuclear Bragg monochromator

三井 隆也; 今井 康彦*; 増田 亮*; 瀬戸 誠*; 壬生 攻*

Journal of Synchrotron Radiation, 22(2), p.427 - 435, 2015/03

 被引用回数:4 パーセンタイル:66.51(Instruments & Instrumentation)

Energy domain $$^{57}$$Fe polarization dependent synchrotron radiation M$"o$ssbauer spectroscopy was developed by using a diamond X-ray phase plate and an iron borate nuclear Bragg monochromator. The former controls the polarization of the incident synchrotron radiation X-rays and the latter filters the $$^{57}$$Fe M$"o$ssbauer radiation with a narrow bandwidth of 15 neV from the broadband synchrotron radiation. The developed nuclear diffraction optics allowed $$^{57}$$Fe M$"o$ssbauer studies to beperformed with various polarization states. In this paper, the spectrometer system, beam characterization, performance test experiments and a grazing incidence M$"o$ssbauer measurement of an isotope enriched iron thin film are described.

論文

Distinct response of irradiated normal human fibroblasts and their bystander cells to heavy-ion radiation in confluent cultures

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.

論文

重粒子線誘発バイスタンダー効果; 照射された細胞から照射されていない周囲の細胞への情報伝達

浜田 信行*; 岩川 眞由美*; 今井 高志*; 小林 泰彦

放射線科学, 51(8), p.31 - 41, 2008/08

重粒子線治療の際、巨視的にみれば、標的のがん病巣以外に存在する生体内のすべての細胞を、バイスタンダー細胞と考えることができる。バイスタンダー効果に関連して、右肺のがんを光子放射線で照射した場合に、左肺のがんも縮小するというような遠達効果という現象も報告されている。薬剤によって誘発されるバイスタンダー効果が臨床応用されているように、重粒子線誘発バイスタンダー効果もがん治療に利用することはできないであろうか。光子放射線の照射によって誘発されるバイスタンダー効果の程度については、100名以上のヒトに由来する組織を用いた実験から個人差、そして、マウス個体を用いた実験から性差が報告されている。動物個体を用いた重粒子線誘発バイスタンダー効果の報告はこれまでにないが、生体における意義、すなわち、治療への寄与の程度や宇宙飛行士へのリスクを推定するために必要である。

論文

Expression profiles are different in carbon ion-irradiated normal human fibroblasts and their bystander cells

岩川 眞由美*; 浜田 信行*; 今留 香織*; 舟山 知夫; 坂下 哲哉; 小林 泰彦; 今井 高志*

Mutation Research; Fundamental and Molecular Mechanisms of Mutagenesis, 642(1-2), p.57 - 67, 2008/07

 被引用回数:31 パーセンタイル:30.47(Biotechnology & Applied Microbiology)

We performed microarray analysis of irradiated and bystander fibroblasts in confluent cultures. To see the effects in bystander cells, each of 1, 5 and 25 sites was targeted with 10 particles of carbon ions using microbeams, where particles traversed 0.00026, 0.0013 and 0.0066% of cells, respectively. To see the effects in irradiated cells, cultures were exposed to 10% survival dose (D), 0.1D and 0.01D of corresponding broadbeams. Irrespective of the target numbers (1, 5 or 25 sites) and the time (2 or 6 h postirradiation), similar expression changes were observed in bystander cells. Among 874 probes that showed more than 1.5-fold changes in bystander cells, 25% were upregulated and the remainder downregulated. These included genes related to cell communication, stress response and cell cycle. Pathway analysis revealed serial bystander activation of G protein/PI-3 kinase pathways. Instead, genes related to cell cycle or death and cell communication were upregulated in irradiated cells, but not in bystander cells. Our results indicate different expression profiles in irradiated and bystander cells, and imply that intercellular signaling between irradiated and bystander cells activate intracellular signaling, leading to the transcriptional stress response in bystander cells.

論文

High-energy-resolution monochromator for nuclear resonant scattering of synchrotron radiation by Te-125 at 35.49 keV

今井 康彦*; 依田 芳卓*; 北尾 真司*; 増田 亮; 東谷口 聡*; 稲葉 千雅*; 瀬戸 誠

Advances in X-ray/EUV Optics and Components II (Proceedings of SPIE Vol.6705), p.670512_1 - 670512_7, 2007/00

サファイアの(9 1 -10 68)面への垂直入反射を用いる、$$^{125}$$Te(核共鳴エネルギー35.49keV)の放射光核共鳴散乱用の高分解能分光器を開発した。エネルギー分解能は7.5meVであり、$$Delta E/E=2.1times10^{-7}$$が達成された。このエネルギー域は、通常のSiを用いた高分解能分光器では反射率が低くなってしまうため、新しい分光器が必要とされてきた領域である。この高分解能分光器によって、$$^{125}$$Teを含む物質に対して、Te元素選択的なダイナミクスの研究や、電子状態の研究が可能になると考えられる。

口頭

Distinct response of irradiated and bystander fibroblasts to heavy-ion radiation

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.

口頭

The Bystander effect of heavy ions in confluent human fibroblasts

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.

口頭

ヒト正常線維芽細胞における重粒子線誘発バイスタンダー効果の解析

浜田 信行*; 岩川 眞由美*; 今留 香織*; 金杉 勇一*; 舟山 知夫; 坂下 哲哉; 高倉 かほる*; 今井 高志*; 小林 泰彦

no journal, , 

本研究では、高密度培養したヒト正常線維芽細胞に誘発される重粒子線のバイスタンダー効果を解析した。まず、マイクロビームで0.0003%の細胞に照射してバイスタンダー細胞の応答を調べるとともに、ブロードビームを照射した照射細胞の応答も調べた。バイスタンダー細胞では、アポトーシスが一過性に誘発され、p53が遅延的にリン酸化された。バイスタンダー細胞で変動した遺伝子の半数以上は発現が減少していた。また、照射細胞で発現が増加した遺伝子の大半はバイスタンダー細胞では減少していた。照射細胞ではp21$$^{Waf1}$$経路とNF-kB経路、バイスタンダー細胞ではGタンパク質/PI-3キナーゼ経路の活性化が示唆された。このことから、バイスタンダー細胞は照射細胞と異なる応答を示すことがわかった。さらに、照射細胞ではインターロイキン遺伝子の発現が増加したが、バイスタンダー細胞ではその受容体遺伝子が増加していたことから、照射細胞からバイスタンダー細胞への細胞間情報伝達の可能性が示唆された。次に、X線又は重粒子線を照射した細胞の培養上清を処理したバイスタンダー細胞に誘発される染色体異常を調べた。全体的な異常の頻度は同程度であったが、異常の型が異なっていた。このことから、バイスタンダー効果は線質によらず誘発されるが、その機序は線質によって異なる可能性が示唆された。

口頭

ヒト正常線維芽細胞における重粒子線誘発バイスタンダー効果の解析

浜田 信行*; 岩川 眞由美*; 金杉 勇一*; 今留 香織*; 舟山 知夫; 坂下 哲哉; 高倉 かほる*; 今井 高志*; 小林 泰彦

no journal, , 

本研究では、高密度培養したヒト正常線維芽細胞に誘発される重粒子線のバイスタンダー効果を解析した。まず、マイクロビームで0.0003%の細胞に照射してバイスタンダー細胞の応答を調べるとともに、ブロードビームを照射した照射細胞の応答も調べた。バイスタンダー細胞では、アポトーシスが一過性に誘発され、p53が遅延的にリン酸化された。バイスタンダー細胞で変動した遺伝子の半数以上は発現が減少していた。また、照射細胞で発現が増加した遺伝子の大半はバイスタンダー細胞では減少していた。照射細胞ではp21$$^{Waf1}$$経路とNF-kB経路、バイスタンダー細胞ではGタンパク質/PI-3キナーゼ経路の活性化が示唆された。このことから、バイスタンダー細胞は照射細胞と異なる応答を示すことがわかった。さらに、照射細胞ではインターロイキン遺伝子の発現が増加したが、バイスタンダー細胞ではその受容体遺伝子が増加していたことから、照射細胞からバイスタンダー細胞への細胞間情報伝達の可能性が示唆された。次に、X線又は重粒子線を照射した細胞の培養上清を処理したバイスタンダー細胞に誘発される染色体異常を調べた。全体的な異常の頻度は同程度であったが、異常の型が異なっていた。このことから、バイスタンダー効果は線質によらず誘発されるが、その機序は線質によって異なる可能性が示唆された。

口頭

ヨウ化カリウム溶液のI-127核共鳴準弾性散乱

春木 理恵; 今井 康彦*; 越水 正典*; 錦戸 文彦*; 澁谷 憲悟*; 黒葛 真行*; 依田 芳卓*; 岸本 俊二*

no journal, , 

核共鳴散乱は核種特有の共鳴エネルギーを用いるため、溶液中のイオンなどの微量な元素のダイナミクスを特定するのに有効である。本研究では、I-127の第1励起準位(57.6keV,半減期1.9ns)を用いたヨウ化カリウム溶液中の、ヨウ素の核共鳴準弾性散乱によるダイナミクスの研究を行った。57.6keVのX線の単色化には、サファイア単結晶の後方散乱モノクロメータを用いて、検出には高速シンチレータを用いた。ヨウ化カリウムからの核共鳴散乱スペクトルは、前方散乱による装置関数からの広がりを見せており、ヨウ素イオンの溶液中での拡散運動の大きさを示唆していると考えられる。

口頭

Diffusive motion of atoms in a solution studied by nuclear resonant scattering

春木 理恵; 今井 康彦*; 依田 芳卓*; 越水 正典*; 錦戸 文彦*; 澁谷 憲悟*; 黒葛 真行*; 岸本 俊二*

no journal, , 

Nuclear resonant inelastic scattering is applied to various nuclei and materials with the progress of the third generation synchrotron facilities. In this presentation, we retrieved the previous formula of integration. The integration with wave functions is treated as Fourier transformation; which makes free from parameter limit. This analysis is applied to hexa-cyano complex in an aquious solution, in which iron atom and legand is strongly bonded and total complex system diffuses as a particle. This method also can be applied to nuclear resonant quasi-elastic scattering analysis using other nuclei, such as $$^{40}$$K, $$^{119}$$Sn, $$^{127}$$I and $$^{201}$$Hg with higher excitation energy or larger mass. Some noticeable points in handling the dynamics of the diffusing system in the analysis is discussed.

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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