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佐藤 達彦; 浜田 信行*; 坂下 哲哉
no journal, ,
マイクロビームでは、その放射線場の特徴付ける物理指標としてターゲット当たりの粒子フルエンスが使われることが多く、ブロードビームで一般的に使われる平均吸収線量の概念はほとんど使われない。このように、マイクロビームとブロードビーム実験では、その放射線場を特徴付ける物理指標が異なるため、それらの実験結果を直接的に比較することが困難である。そこで、我々は、粒子・重イオン輸送計算コードPHITSのマイクロドジメトリ機能を用いて、両方の放射線場の特徴を同じ枠組みで表現可能なミクロ線量の確率密度分布を計算する手法を開発した。また、開発した手法を用いて、標的・非標的効果それぞれによる細胞生存率をミクロ線量の確率密度分布より評価する新たなモデル集合体を構築した。構築したモデル集合体は、マイクロビーム及びブロードビームで得られた細胞生存率を精度よく再現できることが分かた。発表では、構築したモデル集合体の詳細について説明するとともに、これまであまり検討されてこなかったブロードビーム照射における非標的効果の役割について議論する。
and analyses of effects on muscular movements鈴木 芳代; 服部 佑哉; 坂下 哲哉; 舟山 知夫; 横田 裕一郎; 小林 泰彦
no journal, ,
We have investigated the radiation effects on muscular movements in 
. We have so far found that whole-body irradiation significantly reduce locomotion (snake-like crawling motion) and also increase the proportion of individuals who arrest pharyngeal pumping-motion (chewing and swallowing). As the next step of the whole-body irradiation, we aimed to investigate the effects of region-specific microbeam irradiation on muscular movements immediately after irradiation, and developed a novel method for targeting a specific region of without anesthesia. In this method, an animal was enclosed in a ditch of a polydimethylsiloxane device with buffer solution in order to inhibit free motion during irradiation. The "head" region including the pharynx, "middle" region around the vulva and intestine, and "tail" region were targeted independently; these regions were irradiated with 12,000 carbon ions. Main findings are as follows: (1) effects of the region-specific microbeam irradiation differ depending on types of muscular movements, and (2) effects of whole-body irradiation tend to be more effective than those of the region-specific microbeam irradiation at the same dose. Further studies involving the effects of microbeam irradiation on 
are in progress.
to microbeam irradiation坂下 哲哉; 鈴木 芳代; 服部 佑哉; 池田 裕子; 武藤 泰子*; 横田 裕一郎; 舟山 知夫; 浜田 信行*; 白井 花菜*; 小林 泰彦
no journal, ,
宇宙放射線被ばくにより、学習障害など神経系に影響をもたらすことが危惧されている。神経系のモデル生物として知られる線虫を用いて、放射線照射に対する神経系の応答に関して基礎的なメカニズムを明らかにできれば、将来、ヒトの宇宙放射線防護に役立つ可能性がある。また、マイクロビーム照射技術は、細胞あるいは組織レベルでの直接的な放射線の影響を調べるための有効なツールである。我々は、様々な学習及び行動について低LET(linear energy transfer)及び高LET放射線の影響を調べてきた。これまでの研究から、全身を照射した線虫の化学走性学習行動が、特定の条件下においてのみ影響を受けることを明らかにした。しかし、線虫のどの部位への放射線照射が、化学走性学習行動の変化を誘導するかは未だ明らかでない。そこで、炭素イオンマイクロビームを用いて、線虫の化学走性学習に対する直接的な放射線の影響部位を明らかにする実験を開始した。本発表では、変異型の線虫の化学走性学習に対するマイクロビーム照射の影響及び集束式重イオンマイクロビームを用いた線虫の最新照射実験の成果について報告する。
服部 佑哉; 横谷 明徳; 渡辺 立子
no journal, ,
放射線が照射された細胞から、同じ細胞集団内の放射線が当たっていない細胞へ、細胞間シグナル伝達によって放射線の影響が伝達するバイスタンダー効果が知られている。本研究では細胞周期に着目し、細胞間シグナル伝達による細胞周期の変調がシミュレート可能な細胞集団の放射線応答モデルを構築した。本モデルは、(1)細胞への放射線照射、(2)放射線誘発の細胞間シグナル伝達、(3)放射線と細胞間シグナルに誘発されたDNA損傷、(4)DNA損傷による細胞周期変調と細胞死の4つのステップから構成される。シグナル伝達経路は、培養液経由とギャップ結合経由の2つの経路を考慮した。細胞周期は、チェックポイントで一時停止する仮想時計として表現した。本モデルを使って、細胞が隣接しない(ギャップ結合によるシグナル伝達がない)細胞密度が疎な細胞集団と細胞が隣接する(ギャップ結合によるシグナル伝達がある)細胞密度が密な細胞集団を同じシミュレーション空間内に設置し、細胞密度が密な細胞集団の一部の細胞にのみ放射線を照射した。照射後、細胞密度が密な細胞集団は、疎な集団と比べて、細胞周期が一時停止する細胞数が多かった。これは、ギャップ結合経由シグナルの伝達によってバイスタンダー効果が増加することを示しており、ギャップ結合経由バイスタンダー効果に関する従来の報告と一致した。発表では、培養液経由とギャップ結合経由の伝達経路の違いによる細胞周期変調への影響の違いについて報告する。
舟山 知夫; 横田 裕一郎; 坂下 哲哉; 鈴木 芳代; 小林 泰彦
no journal, ,
原子力機構・高崎の集束式重イオンマイクロビーム装置は、TIARAのAVFサイクロトロンで加速された重イオンビームを最小径1
mに集束することができる。このシステムを用いて、ヒト頸がん由来細胞株HeLaへの照準照射実験を実施した。CellTracker Orangeで染色したHeLa細胞をイオン飛跡検出器CR39上に播種し、その位置を蛍光顕微鏡像を画像解析することで抽出した。得られた細胞位置情報を元に、ビームスキャナへの印加電圧を開発したソフトウェアを用いて算出し、細胞にマイクロビームの走査照射を行った。照射後、イオンヒット位置をCR39上のエッチピットとして、細胞に生成したDNA二重鎖切断位置を
-H2AXのフォーカスとして可視化したところ、両者の位置が一致していることを確認した。この結果から、これらの実験で用いたシステムの構成機器、ソフトウェアコードおよび細胞照射プロトコルが細胞の高速で正確なマイクロビーム照射を実現できる性能を有することが示唆された。
上田 大介*; 舟山 知夫; 横田 裕一郎; 鈴木 芳代; 坂下 哲哉; 小林 泰彦; 白井 孝司*
no journal, ,
DNA損傷修復過程における細胞周期停止は、照射でDNA上に生成した損傷の量と重篤度に依存すると考えられているが、その詳細なメカニズムにはまだ不明な点がある。カイコ初期発生卵全体を炭素イオンビームで照射すると、発生の停止が誘導され、その後2時間で核の分裂が再開される。この結果は、カイコ初期発生卵において、チェックポイント機構を介した細胞周期停止が誘導されていることを示唆している。一方、卵内の細胞核のおよそ10%を炭素イオンマイクロビームで照射したところ、発生の停止は誘導されなかった。この照射した卵では、分裂を停止した以上形態を示す細胞核が観察された。しかし、30
40%の細胞核を照射した卵では、発生停止が誘導された。この結果は、カイコ初期発生卵における細胞周期停止が、照射を受けた細胞核の数に依存することを示唆している。
Autsavapromporn, N.*; Plante, I.*; Liu, C.*; 小西 輝明*; 宇佐美 徳子*; 舟山 知夫; Azzam, E.*; 村上 健*; 鈴木 雅雄*
no journal, ,
ヒト皮膚由来正常線維芽細胞NG1RGB株へLETの異なるマイクロビームを照射し、その子孫細胞における影響を解析した。コンフルエントに培養したNG1RGB細胞集団の0.036-0.4%にマイクロビームで1箇所あたり0.4Gy相当の照射を行い、その後、20世代継代した後に微小核形成、突然変異誘発、およびタンパク質の酸化を指標とした解析を実施した。X線とプロトンビームで照射した細胞の子孫細胞では、酸化ストレスの昂進と微小核形成および突然変異頻度の上昇が認められた。その一方、炭素イオンビームで照射した細胞の子孫細胞では、同様な影響は認められなかった。また、細胞間ギャップ結合の阻害を行うことで、プロトンでは、子孫細胞における照射効果が緩和された。
尾田 正二*; 保田 隆子*; 日比 勇祐*; 浅香 智美*; 池田 裕子; 武藤 泰子*; 横田 裕一郎; 坂下 哲哉; 鈴木 芳代; 舟山 知夫; et al.
no journal, ,
本研究では、重イオンマイクロビームを用い、メダカ胚および成魚に対し、特定組織を狙って照射する技術を開発した。照射で精巣卵が形成されることが知られているp53遺伝子を欠失したメダカ系統の精巣に、炭素イオンマイクロビームによる組織照準照射を行ったところ、照射1週間後に生じた精巣卵が全身照射した場合と較べ少なくなることが明らかになった。また、発生2日目のメダカ胚中脳の左あるいは右側の一方のみに照射を行ったところ、照射部位のみならず、体幹や尾部においてもアポトーシスの誘導が観察された。この内分泌系, 自律神経系, 免疫応答による全身効果は、メダカ成魚においても観察されるものであるが、本研究により発生過程の胚においても誘導されることが明らかとなった。
池田 裕子; 横田 裕一郎; 舟山 知夫; 金井 達明*; 中野 隆史*; 小林 泰彦
no journal, ,
これまでにわれわれは、正常細胞とがん細胞を同一の容器内で接触共培養できる系を確立してきた。その試料に対して、正常細胞とがん細胞の境界に沿って、がん細胞のみ、もしくは正常細胞のみを狙い照射することで、バイスタンダー効果を検出する。しかし、異細胞種間混在培養試料に対し陽子線マイクロビームを用いたバイスタンダー効果に関する研究報告はあるが、重イオンマイクロビームを用いた報告は少ない。そこで我々は、日本原子力研究開発機構の細胞照準照射技術を駆使し、ある一定の範囲のがん細胞(あるいは正常細胞)に対して自動で照射するパターン照射法を採用した。それによって、コンフルエントな状態のがん細胞領域(縦5mm)に対し、
20mのアパチャーでコリメートした炭素イオンマイクロビーム(220MeV, LET=103keV/m)を照射範囲が重ならないように250ヶ所へ連続的に照射できた。現在、このようにして照射した試料について、免疫染色によるDNA損傷タンパク質53BP1や-H2AXのフォーカス数の比較により、DNA損傷修復を解析中であり、方法と得られた知見について報告する。
横田 裕一郎; 舟山 知夫; 池田 裕子; 武藤 泰子*; 鈴木 芳代; 坂下 哲哉; 小林 泰彦
no journal, ,
本研究では、宇宙線被曝リスクの解明や重粒子線がん治療の高度化を目指して、放射線の線量と線質がバイスタンダー効果に及ぼす影響を調べた。ヒト正常線維芽細胞WI-38株に炭素イオンビーム(LETは108keV/m)あるいは線(0.2keV/m)を照射した後、非照射細胞と共培養した。24時間の共培養後、非照射細胞の生存率と、培養液に含まれる一酸化窒素(NO)の酸化物である亜硝酸イオンの濃度を測定した。非照射細胞の生存率は照射細胞に曝露する線量とともに低下し、0.5Gyでは80%前後に達した。線量応答は炭素イオンビームと線で類似していた。NO消去剤であるc-PTIOをあらかじめ培養液に加えておくと非照射細胞の生存率低下は抑制された。さらに、非照射細胞の生存率と培養液中の亜硝酸イオン濃度には負の相関関係が認められた。一方で、NO発生剤であるNOC12を培養液に加えるだけでは、細胞の生存率は低下しなかった。以上の結果から、照射細胞から何らかの情報伝達物質を受けとった非照射細胞内で産生されるNOの量が、バイスタンダー効果の決定因子の一つである可能性が示された。