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ray and UVB radiation in Arabidopsis寺西 美佳*; 山口 弘子*; 坂本 綾子; 日出間 純*
no journal, ,
Radiation induce DNA damages, such as strand breaks, oxidative damage, and cyclobutane pyrimidine dimer (CPD) possibly resulting in an increased mutation frequency. Although it is important to know which DNA damage converted into a mutation, little is known about the types and extent of DNA damage induced by radiation in plant cells. We measured the number of DNA damages induced by ionizing radiation (carbon and helium ion beams, rays) and non-ionizing radiation (UVB) in Arabidopsis seedlings. The irradiated seedlings were harvested immediately and used for preparing an agarose plug, which were subjected to denature and non-denature agarose gel electrophoresis using static field electrophoresis and biased sinusoidal field gel electrophoresis. The number of DNA strand breaks were calculated using the molecular length standard curve and the quantity of DNA at each migration position as shown by the quantitative image data. As a result, irradiation of seedlings with 960 Gy of carbon ions resulted in up to 1.9 DNA double-strand breaks per megabase (Mb). Given that the total size of the Arabidopsis genome is 135 Mb, 960 Gy of carbon ions induce 257 DNA double-strand breaks per genome. Our results indicated that double-strand breaks were most inducible DNA damage by irradiation of carbon ions while single-strand breaks were most inducible by irradiation of helium ions and rays.
-irradiation of A-, X-, Y- and mordenite type zeolites in aqueous solution熊谷 友多; 木村 敦; 田口 光正
no journal, ,
ゼオライトは水中の放射性セシウムの吸着処理に用いられる。ゼオライトは高い耐放射線性を有するが、ゼオライトへの照射は吸着水の分解を誘起する。放射線による水の分解は水素と過酸化水素を発生させ、水素爆発や金属材料の腐食の原因となる可能性がある。そのため、放射線環境下で水処理にゼオライトを用いる場合には、水素と過酸化水素の生成についての評価が必要である。そこで、本研究ではA型・X型・Y型およびモルデナイト型ゼオライトを用いて、水溶液との混合物を線照射し、水素と過酸化水素の発生について調べた。水素については、全てのゼオライトで照射による水素発生が観測され、A型・X型で高い収量が認められた。一方で、過酸化水素の生成はゼオライトの添加により抑制され、同じくA型・X型で顕著な抑制効果が観測された。A型・X型は組成に占めるアルミニウムの比率が高いことを踏まえると、ゼオライト骨格上のアルミニウムサイトが照射による反応過程に関与していることが示唆される。
田中 淳
no journal, ,
Huge efforts have been done for the remediation of large contaminated areas off-site TEPCO's Fukushima Daiichi Nuclear Power Plant (NPP). However, comprehensive monitoring of contaminated area is yet necessary for food safety and remediation of agricultural and forest area. We are now progressing actions by using our original cutting-edge technologies, "Ion Beam Breeding "and "Live Radiotracer Imaging". For the Ion Beam Breeding, two times or more cesium-absorbing Japanese millet mutants and mutants of radioresistant bacteria, and one-half or less cesium-absorbing rice mutants have been successfully selected. As for the Live Radiotracer Imaging technology, we have succeeded in developing the world's first gamma camera specialized for plant research which can continuously image relatively high energy -rays emitted from Cs-137 radiotracer. By using this new gamma camera, dynamics of radiocesium transport into/within plants can be elucidated.
佐藤 達彦; 永松 愛子*; 武田 和雄*; 仁井田 浩二*; Puchalska, M.*; Sihver, L.*
no journal, ,
宇宙飛行士の宇宙線被ばく線量評価は、長期滞在型ミッションを計画する上で極めて重要となる。そこで、原子力機構では、宇宙開発機構(JAXA)との共同研究の一環として、国際宇宙ステーションきぼうモジュール内の宇宙線環境シミュレーションモデルを開発した。シミュレーションモデルは、原子力機構が中心となって開発した粒子・重イオン輸送計算コードPHITSと、JAXAが中心となって開発した仮想きぼうモジュールにより構成される。開発したモデルの精度検証を、きぼうモジュール内で実施した2つの放射線計測実験(Area PADLES及びMATROSHKA-Kibo)結果を用いて実施した。その結果、開発したモデルは、捕捉陽子の東西効果を考慮することにより、それら実験値を精度よく再現できることが分かった。
永松 愛子*; 佐藤 達彦; 北城 圭一*; 島田 健*; 坂根 小百合*; 武田 和雄*; 仁井田 浩二*
no journal, ,
宇宙飛行士の宇宙線被ばく線量評価は、長期滞在型ミッションを計画する上で極めて重要となる。2008年に日本の実験棟「きぼう」モジュールが国際宇宙ステーション(ISS)に取り付けられて以降、そのモジュール内で受動・統合型線量計PADLESを用いた様々な宇宙線被ばく線量計測が行われてきた。これまでに、数100個のPADLESがきぼうモジュール内に設置され、その測定結果から、ISSの高度や船壁厚の違いにより被ばく線量が変動することが分かっている。本発表では、これまできぼうモジュール内で実施された宇宙線被ばく線量計測結果についてまとめるとともに、粒子・重イオン輸送計算コードPHITSを用いた解析結果についても紹介する。
山本 博之; 野島 健大; 江坂 文孝
no journal, ,
X線光電子分光法(XPS)は非破壊で化学状態を評価する手法として一般的であるが、深さ方向分析を行うためにはイオン照射等の補助手段が用いられることが多い。しかしながらイオン照射は化学状態を変化させるため、非破壊で化学状態の情報を含む深さプロファイリングを行う手法の開発が求められてきた。本研究ではX線吸収分光法(XAS)の分析深さがXPSよりも深いことを利用し、新たに部分電子収量法を併用することにより化学状態を含む深さプロファイリングの可能性を検証した。Si(100)上に数nm蒸着させたAu薄膜を試料として用い、電子エネルギーを変化させてXAS測定を行った結果、Si/Au比は有意な変化を示し、本法により深さプロファイリングが可能であることを明らかにした。
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, ,
Using , we recently investigated the radiation effects, and found that whole-body irradiation significantly reduced locomotion. Furthermore, we found that the proportion of pumping-motion arrest increased after whole-body irradiation. As the next step, we aimed to examine whether or not the effects observed after whole-body irradiation could be induced by region-specific microbeam irradiation. To investigate the effects of region-specific microbeam irradiation, we used energetic carbon ions generated at TIARA (JAEA-Takasaki). To inhibit free motion during irradiation an animal was enclosed in a ditch of a polydimethylsiloxane device with buffer solution. The "head" region, "middle" region, and "tail" region were targeted independently; these regions were irradiated with 12,000 carbon ions. Microbeam irradiation in each region did not decrease locomotion. On the other hand, the proportion of pumping-motion arrest increased only in the head-irradiated animals, suggesting that an increase of the proportion of pumping-motion arrest after whole-body irradiation reflects radiation effects on the head region. Main findings in this study are the following: (1) effects of the region-specific microbeam irradiation differ depending on types of motion, and (2) effects of whole-body irradiation tend to be more effective than those of the region-specific microbeam irradiation at the same irradiation dose.
関根 由莉奈; Chi, S.*; Fernandez Baca, J.*; 深澤 倫子*; 深澤 裕
no journal, ,
ハイドロゲルはポリマーネットワークに多量の水を含む物質であり、生体材料として広く応用されている。ゲル中の水は通常の水とは異なり、自由水, 中間水, 束縛水の3種類に区別することができる。本研究では、ゲル中の水の性質や構造を明らかにすることを目的として、D
O 90wt%含有ゲル及びDO 55wt%含有ゲルについて中性子回折パターンの測定及び示差走査熱量測定を行った。低含水率のゲルでは低温下においてアモルファス氷, 立方晶氷, 六方晶氷の回折パターンを観察した。一方、高含水率のゲルでは、六方晶氷の回折パターンのみを観察した。DSCの結果より、低含水率のゲルは中間水, 束縛水のみを含み、高含水率のゲルは自由水, 中間水, 束縛水の3種類の水を含むことが明らかとなった。これらの結果は、ゲル中に自由水がない場合、アモルファス氷, 立方晶氷が形成されることを示唆する。本研究成果はゲル材料の開発に重要な知見となる。
平出 哲也
no journal, ,
ポジトロニウムは絶縁物中で負の仕事関数をもつため、ポジトロニウムと周囲分子との間の反発によって、液体中ではバブルが形成される。バブルが安定するにはエネルギーを失う必要がある。通常の液体中では10ピコ秒程度で安定化するが、イオン液体中では異なる。TMPA-TFSI中では1ナノ秒程度必要である。オルソーポジトロニウムのピックオフ消滅率はそのバブルの大きさに依存し、よって、バブルサイズの変化がオルソーポジトロニウムのピックオフ消滅率の変化として寿命スペクトル上に現れることが予測され、実際に、安定化する前に、バブルが振動していることが見出された。一方、より遅い時間領域で見られるオルソーポジトロニウムのピックオフ消滅率は、イオン液体の表面張力から予測されるものよりも小さいことがわかってきた。陽電子消滅法は、イオン液体の構造の研究において非常に重要な手法になると考えられる。
大川 康寿; 瀬谷 夏美; 橋本 周; 布川 淳*; 松澤 元*; 柳川 行秀*; 飯本 武志*
no journal, ,
Radioactive nuclide released at the accident of Fukushima Dai-ichi NPP accident fell on to land surface and was transferred to water environment. In this study, a systematic analysis on the distribution and movement of radioactive material in the small-scale land water environment based on the actual data and anlytic calculation was made. We selected Matsugasaki pond of Kashiwa sity as a research area. The Matsugasaki pond is an affordable size (60 m length, 30 m wide, "bottle gourd" shape) to make detail study. The specific characteristic of this pond is that the water inlet and outlet is same shore. 10 of sediment samples were collected, and that samples were distributed with particle size and all of the distributed samples were weighed and measured radioactive concentration. These data were utilized for modeling of the soil particle transportation in and around the Matsugasaki pond, using two types of calculation models, Nays2DH and Nays2DFood of iRIC. The movements of water and sediment are evaluated as follwings; In inlet/outlet front part, suspended sand in the flowing water is discharged with the water flow, the bottom become shallow at central zone and become deep at peripheral portion. In back part, the soil particles are kept in place and hardly flow out. These characteristics are consisten with actual sediment conditions. Thesefore, adequate combination of a few measurements of actual environment samples and appropriate analytic calculation could estimate the perspective of movement of radioactive sediments in small-scale land water environment. In can also contribute for Fukushima environmental recovery.
迫田 晃弘; 石森 有; Tschiersch, J.*
no journal, ,
これまで、ラドン療法施設におけるヒトによる実験研究が幾つか報告され、ラドンの皮膚吸収および子孫核種の皮膚沈着が検討されてきた。本研究では、このようなデータを用いて、皮膚に関わるラドン被ばくに起因する線量を計算した。まず、ラドンまたは子孫核種の体内挙動に係る数理モデルを作成した。次いで、必要なパラメータ(例えば、ラドンの皮膚-環境間の移行係数、ラドン子孫核種の皮膚沈着係数)の数値の最適化を行った。これより、ラドン療法の最中と事後の体内での放射能を推定し、線量係数を評価した。本発表では、これまでに報告のあった他の被ばく経路(例えば、子孫各種の気道沈着)との比較検討も行う。本研究結果は、様々な観点からラドン被ばくを理解するのに有用と考えられる。
石森 有; 田中 裕史; 迫田 晃弘; 片岡 隆浩*; 山岡 聖典*; 光延 文裕*
no journal, ,
ラドン吸入によって様々な生体応答(例えば抗酸化機能の亢進など)が誘導されることは知られている。しかし、吸入ラドンの体内動態に関する実験データがあまりないため、この生体応答が吸収線量と関連付けられて議論されることはあまりない。本研究では、吸入ラドンの体内動態を検討するために、ラドン約1MBq/
を数分から1000分間で吸入させたマウスの血液中のラドン濃度を測定した。吸入後、マウスの心臓から直接採血し、液体シンチレーションカウンタで血中濃度を測定した。本測定では、原子力機構の水中ラドンの測定技術に基づいており、クエンチング補正も行っている。この結果、血液中ラドン濃度の飽和値は、1MBq/のラドン吸入当たり0.416
0.014Bq/gであった。また、吸入時間の違いによる血中濃度の変化について、モデル計算で本実験結果をよく表現することもできた。
舟山 知夫; 横田 裕一郎; 坂下 哲哉; 鈴木 芳代; 池田 裕子; 小林 泰彦
no journal, ,
原子力機構高崎量子応用研究所では、重イオンの生物照射効果を解析するために、コリメーション式および集束式の2つの重イオンマイクロビームシステムを開発・運用してきた。コリメーション式重イオンマイクロビームシステムでは、これまでに培養細胞のみならず、線虫やカイコ、メダカなどの生物個体も含めた多様な生物試料への照準照射を実施し、その重イオン照射効果の測定や、バイスタンダー効果の機構解析、さらには、マイクロビームをラジオサージェリーツールとして用いた個体における発生学・生理学的な解析実験を実施してきた。一方の、集束式重イオンマイクロビームシステムは、コリメーション式重イオンマイクロビームでは実現が難しい高精度かつ高速な照準照射を実現するために開発された。これまでに、このシステムを用いてスキャンビームを用いたヒト培養細胞への高速照準照射技術を開発した。
浅香 智美*; 伊藤 加津沙*; 橋本 知佳*; 保田 隆子*; 永田 健斗*; 西槇 俊之*; 勝村 啓史*; 太田 博樹*; 鈴木 芳代; 舟山 知夫; et al.
no journal, ,
放射線は、がん治療に広く応用されているが、その照射の影響が、個体において、その生体機能を介して照射領域外にも広がる可能性が指摘されている。しかし、マウスなどの従来の実験動物では、体全体への影響を網羅的に解析することは、サイズの問題として難しい。一方、メダカは、このような体全体への網羅的な影響解析を行う上で適した大きさを持つ実験生物である。本研究では、メダカ成魚をTIARAの炭素イオンビームで照射し、その腹部のみあるいは背部のみをビームで曝露する手法を確立した。照射後、心臓の拍動数を測定することで、イオンビーム照射が心臓に与える影響を解析するとともに、その全身を固定し連続切片として網羅的な組織学的解析に供した。その結果、照射領域のみならず照射領域外においてもイオンビームによる照射影響が認められ、この影響の誘導は血液を介した免疫系によるものと予想された。
鈴木 雅雄*; 舟山 知夫; 横田 裕一郎; 鈴木 芳代; 池田 裕子; 坂下 哲哉; 小林 泰彦; 村上 健*
no journal, ,
野生型あるは変異型のp53遺伝子をもつ各4種類の細胞株について、原子力機構高崎量子応用研究所のコリメーション式重イオンマイクロビームをもちいた照射実験を実施した。細胞集団全体の0.04%の細胞をマイクロビーム照射したところ、野生型p53遺伝子を持つ細胞株では90%に生存率が低下し、バイスタンダー効果の存在が示唆された一方、変異型p53遺伝子を持つ細胞株における生存率はほぼ100%を示し、バイスタンダー効果が誘導されないことが明らかになった。この結果は、放射線医学総合研究所HIMACにおける部分遮蔽照射実験で得られた結果と合致した。この結果は、炭素線スキャニング照射治療において、p53野生型がん細胞への細胞致死効果がギャップ結合経由のバイスタンダー効果で増刊される可能性を示唆する。
村田 和俊*; 野田 真永*; 尾池 貴洋*; 高橋 昭久*; 吉田 由香里*; 鈴木 義行*; 大野 達也*; 舟山 知夫; 小林 泰彦; 高橋 健夫*; et al.
no journal, ,
本研究では、Rho情報伝達経路を介したヒト肺がん細胞A549株の細胞遊走能に炭素イオン照射が及ぼす影響を明らかにすることを研究の目的とした。細胞遊走能の定量はwound-healingアッセイを、細胞表面突起の形成の評価はFアクチン染色を用いた。細胞生存率はWST-1アッセイを用いて定量し、MLC2タンパク質の発現量および同タンパクセリン19残基のリン酸化量の定量にはウエスタンハイブリダイゼーション法を用いた。炭素イオン照射したA549細胞における照射効果をこれらの方法で解析した結果、炭素イオン照射が、A549細胞の遊走能をRho情報伝達経路を介して増加させる一方で、Rho結合キナーゼ阻害剤によりその照射効果が抑制されることが明らかになった。
斎藤 克代*; 舟山 知夫; 小林 泰彦; 村上 孝*
no journal, ,
悪性黒色腫はがんの中でも最も致死性が高い難治性がんの一つであり、化学療法のみならず放射線療法に対しても高い抵抗性を示す。一方で、エピジェネティックな分子標的薬は、遺伝子発現の異常が蓄積しているがん細胞を狙って作用するために、がん選択的な治療効果を高めることができ、高LETの重粒子線は強い抗腫瘍効果が期待できる。そこで本研究では、エピジェネティックな分子標的薬であるヒストン脱アセチル化酵素阻害剤(HDACi)と重粒子線の併用が、悪性黒色腫細胞株に与える影響を、コロニー形成能、細胞増殖能、アポトーシス、細胞周期について検討した。マウス悪性黒色腫細胞株B16F10を複数のHDACiにそれぞれ曝露し、16.5時間後に重粒子線を照射した。コロニーは、照射9(1)日後にホルマリン固定して染色し、計数した。細胞増殖能, アポトーシス, 細胞周期は、照射36時間後まで経時的に調べた。その結果、HDACiと重粒子線の併用は、悪性黒色腫細胞株B16F10に対して抗腫瘍効果を示した。その効果の程度は投与薬剤によって異なるものの、相乗的な作用が期待できるものが含まれる。
Ko, B.-S.*; 長谷川 伸; 濱田 崇; 吉村 公男; 前川 康成
no journal, ,
The mechanism of radiation-induced graft polymerization (RGP) have been investigated through swelling-induced detachment phenomenon of graft-polymers from poly(ethylene-co-tetrafluoroethylene) films, prepared using various styrene/solvent mixture. This method newly provides various properties of graft polymers, such as number-average molecular weights (Mn), weight-average molecular weights (Mw), polymer distribution index (PDI: 1.9-2.5), and a number of graft polymers (
: 7.5 
10
-1.4 10
g
). These results reveal that the effect of monomer concentration is not significant on the RGP kinetics; however, the polarity of the solvents affects the RGP kinetics. Namely, poor solvents delayed initiation of polymerization and induced "gel-effect" significantly, resulting in faster kinetics of RGP.
嶋田 和真; 甲斐 倫明*
no journal, ,
本発表は、Disability-Adjusted Life Year (DALY)を放射線のリスク指標として用いることを提案するものである。DALYは余命損失Years of Life Lost(YLL)と損なわれた健康的な生活の年数Years Lived with Disability(YLD)を合計することにより計算される。ここで、がん罹患の過剰リスクをERRモデルとEARモデルの二つのモデルを用いて計算した。計算に必要な、がん罹患・死亡率及び5年生存率のデータは日本の国立がんセンターのデータを用いた。がん罹患・死亡率の統計は2010年の日本人のデータを用い、5年生存率は2003から2005年の日本人のデータを用いた。損失重み係数はWHOが示す表から、診断・治療段階の値を用いた。これらの日本人のデータを用いてYLLとYLDを計算した結果、日本人1000人あたりの1Gyの被ばくによる全固形がんのDALYは、EARモデルを基にする場合、男性は402年、女性は796.3年と評価された。同様に、ERRモデルを基にする場合、男性は592.6年、女性は1049.5年と評価された。EARモデルとERRモデルによるDALYの結果の違いは、原爆被爆者のがん罹患率と日本人集団の平均のがん罹患率の違いを反映していると考えられる。この研究発表により、DALYが放射線のリスクと公衆の健康における様々な種類の疾病とを比較することが可能な実践的な道具であることを示す。
森林 健悟
no journal, ,
Aiming to advance the treatment planning system for heavy particle cancer therapy and to study cluster DNA damage, we have been developing a model for radial dose simulations due to the irradiation of heavy ions. Two types of radial dose distributions have been available in the treatment planning system for heavy particle cancer therapy. However, these distributions had been developed without the detailed examinations of physical phenomena that occur near the trajectory of an incident ion, though this region is important to estimate the cell survival. The progress of computers allows us to execute such detailed examinations through simulations and to obtain radial dose closer to reality. We compare radial dose distribution obtained from our simulations with the conventional distributions and we suggest which conventional ones should be selected according to incident ion energies. Our simulation model, which has become possible in this century, is the only way to examine physical phenomena that occurs near the trajectory of an incident ion now as far as we know.