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小林 泰彦; 舟山 知夫; 坂下 哲哉; 古澤 佳也*; 和田 成一*; 浜田 信行*; 横田 裕一郎; 柿崎 竹彦; 原 孝光*; 深本 花菜; et al.
no journal, ,
放射線の生物作用は、生体分子に対する局所的なエネルギー付与、すなわち空間的にも時間的にも離散的な物理的相互作用の過程から始まる。特に低線量放射線の被曝では、空間的・時間的な離散性,不連続性が顕著となり、生体中のごく一部の細胞だけがヒットされる状況にある。したがって照射細胞における直接の放射線障害だけでなく、照射細胞と非照射細胞が互いに影響を及ぼし合う過程を定量的に解析することが、放射線適応応答やホルミシス効果など低線量域放射線に特有の生体応答を解明する鍵となる。そこでわれわれは、TIARA(高崎研イオン照射研究施設)重イオンマイクロビームを用いて個別の細胞を狙って正確な個数の重イオンを照射し、その影響を長時間追跡観察するシステムを開発した。本システムの概要を紹介するとともに、高LET重イオンによる低線量(低フルエンス)被曝において試料中に混在する照射細胞と非照射細胞を明確に区別して個々の細胞の放射線応答を解析することによってバイスタンダー効果の分子機構を解明しつつある、最近の実験結果についても報告する。
斎藤 公明
no journal, ,
DNAは放射線の生体影響の重要な標的であると考えられており、もしDNAに生じた損傷がうまく修復されないと生体への影響につながるため、DNA損傷・修復過程の機構を明らかにすることは放射線生物影響の解明上重要である。DNA損傷過程,修復の初期過程は短い時間に微小領域で起きるので、実験では観察することが難しくシミュレーション計算を用いた研究が重要な役割を果たす。ここでは、新クロスオーバー研究の一環として、DNA損傷過程をモンテカルロ計算により、修復過程を量子計算及び分子動力学計算によりシミュレーションし、損傷・修復過程の基礎メカニズムについて調べた研究成果について紹介する。DNA損傷過程に関しては、今期は特に高LET放射線に焦点をあてた研究を進めてきたが、これまでに陽子線,
線,中性子線に対する飛跡構造計算コードが完成している。DNA修復過程に関しては、今期は修復され難い損傷として二本鎖切断及びクラスター損傷を取り上げ、これらの損傷修復が始まる機構について研究している。これらの成果についてまとめて発表を行う。
斎藤 公明; 渡辺 立子; 樋口 真理子; 大内 則幸; 赤松 憲; 木名瀬 栄
no journal, ,
修復困難なDNA損傷に特に注目して、DNA損傷生成過程と修復過程の研究を行ってきた。DNA損傷生成過程については、放射線によるエネルギー付与,ラジカルの生成・拡散と化学反応,DNA損傷の生成までの一連の過程をモンテカルロ法を用いてシミュレーションしている。平成16年度以降は、陽子線からウランイオンまでの任意の粒子線に対するシミュレーションが可能なコードを開発し、このコードを用いてヘリウムイオン,炭素イオン等を対象としたシミュレーションを既に実施し、高LET放射線によるDNA損傷の特徴を明らかにした。DNA修復過程に関しては、分子動力学計算を用いて損傷DNAと修復酵素の相互作用メカニズムの研究を行ってきた。平成16年度以降は、2つの損傷がDNA上に近接して存在するクラスター損傷に注目して研究を進め、クラスター損傷の修復されにくさの要因の一部を明らかにした。
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.
小林 泰彦; 浜田 信行*; Ni, M.*; 舟山 知夫; 坂下 哲哉
no journal, ,
Precise microbeams of 
C (18.3 MeV/u, LET = 103 keV/
m) and 
Ne (13.0 MeV/u, 375 keV/m) ions were employed for targeting only a very small fraction of cells in confluent fibroblast cultures. Conventional broad-field irradiation was conducted in parallel to see the effects in irradiated cells. Exposure of less than 0.01%of cells led to nearly 10% reductions in the clonogenic survival and twofold rises in the apoptotic incidence regardless of ion species. Transient apoptotic response and delayed p53 phosphorylation were also observed in bystander cells. Collectively, our results indicate that heavy ions inactivate clonogenic potential of bystander cells, and that the time course of the response to heavy ions differs between irradiated and bystander cells. These induced bystander responses could be a defensive mechanism that minimizes further expansion of aberrant cells.