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論文

Analysis of the effect of structural materials in a wall-less tissue-equivalent proportional counter irradiated by 290 MeV u$$^{-1}$$ carbon beam

津田 修一; 佐藤 達彦; 高橋 史明; 佐藤 大樹; 遠藤 章; 佐々木 慎一*; 波戸 芳仁*; 岩瀬 広*; 伴 秀一*; 高田 真志*

Radiation Protection Dosimetry, 143(2-4), p.450 - 454, 2011/02

 被引用回数:4 パーセンタイル:36.36(Environmental Sciences)

重粒子線に対する生物効果を評価するうえで、重粒子線の飛跡及びその近傍における詳細なエネルギー付与分布に関する知見は重要である。本研究では重イオンの飛跡沿いに生成される高エネルギー電子($$delta$$線)を含んだ線エネルギー分布(y分布)を精密に測定するために、壁なし型の組織等価比例計数管を製作し、放射線医学総合研究所HIMACにおいて核子あたり500MeVのアルゴンビームを用いた直径0.72$$mu$$mの細胞サイズを模擬した領域に対する照射実験を行った。本実験で得た測定データを粒子・重イオン汎用モンテカルロコードPHITSに組み込まれた生物線量計算モデルによる計算と比較し、線量平均したyを算出した結果、アルゴンビームによるエネルギー付与割合はLETに基づく推定値の約50$$sim$$60%となり、40$$sim$$50%のエネルギーは飛跡から離れた位置に付与されることがわかった。講演では実験の詳細を述べるとともに、$$delta$$線の生成に関する検討結果等について発表する。

論文

Analysis of cell-survival fractions for heavy-ion irradiations based on microdosimetric kinetic model implemented in the particle and heavy ion transport code system

佐藤 達彦; 渡辺 立子; 加瀬 優紀*; 鶴岡 千鶴*; 鈴木 雅雄*; 古澤 佳也*; 仁井田 浩二*

Radiation Protection Dosimetry, 143(2-4), p.491 - 496, 2011/02

 被引用回数:24 パーセンタイル:88.73(Environmental Sciences)

粒子線治療計画の立案や宇宙放射線に対する防護の目的から、従来、さまざまな種類の重イオン照射に対する細胞生存率が測定されてきた。それらは、一般に、LETの関数として表現されるが、細胞生存率のLET依存性は、照射する重イオンの種類により異なることが知られていた。そこで、粒子線輸送計算コードPHITSに組み込んだマイクロドジメトリック運動学モデル(MKモデル)を用いて、これまで測定されてきた重イオン照射細胞生存率データを再解析した。その結果、MKモデルを用いれば、ただ1つのパラメータy*によりすべての重イオン照射に対する細胞生存率が再現できることがわかった。これにより、y*を指標とすれば、LETを指標として開発された従来の粒子線治療計画システムや宇宙放射線に対する防護体系を、より洗練されたものに改良できる可能性が示された。

論文

A Novel technique using DNA denatureation to detect multiplly induced single-strand breaks in a hydrated plasmid DNA molecule by X-ray and $$^{4}$$He$$^{2+}$$ ion irradiation

横谷 明徳; 鹿園 直哉; 藤井 健太郎; 野口 実穂; 漆原 あゆみ

Radiation Protection Dosimetry, 143(2-4), p.219 - 225, 2011/02

 被引用回数:3 パーセンタイル:28.8(Environmental Sciences)

高LET放射線によりDNA上に多重1本鎖切断(m-SSBs)が生じることが予測されているが、これまでのプラスミドDNAをモデル分子として用いる手法ではその収率を過小評価してしまう可能性がある。なぜなら複数のSSBがDNAの同一鎖上あるいは2本鎖切断(DSB)にはならない程度離れた反対鎖上に生じた場合はこれを検出することができないためである。われわれはDNA変性を利用した新しいm-SSBsの検出法を開発してきた。この方法では、m-SSBsは1本鎖DNAの分子量変化として電気泳動法により定量される。今回X線及びHe$$^{2+}$$イオンビームが照射された水和pUC18プラスミドDNA中に生じたm-SSBsを定量した。得られた結果は、実験の分解能の範囲内で($$<$$140塩基)1本鎖DNAの半分は無傷で残っているというものであった。これは当初の予想に反し、高LET放射線照射であってもm-SSBs損傷は140塩基対を超えた領域には広がらないことを示唆している。

論文

Influence of voxel size on specific absorbed fractions and $$S$$-values in a mouse voxel phantom

Mohammadi, A.; 木名瀬 栄

Radiation Protection Dosimetry, 143(2-4), p.258 - 263, 2011/02

 被引用回数:15 パーセンタイル:78.36(Environmental Sciences)

In the study, two mouse voxel phantoms were constructed, both with cubic voxels, one with 0.1 mm sides and the other with 0.4 mm sides. The voxel phantoms with different voxel sizes were used to evaluate voxel size effect on specific absorbed fractions (SAFs). The sources were considered to be mono-energetic in the energy range of 10 keV to 4 MeV. The radiation transport was simulated using the Monte Carlo method. Consequently, it was found that the difference between two voxel phantom masses for the eyes is highest (about 8.7%) and for the kidneys is lowest (about 0.01%). A comparison of their organ masses might show that changing the voxel size from 0.1 mm cube to 0.4 mm cube does not have an appreciable effect on the masses of organs. This comparison of SAFs for self and cross-irradiation in organs of the phantoms with 0.1 mm and 0.4 mm voxel size would show how the values of SAFs depend on voxel size.

論文

Monte Carlo simulation of radial distribution of DNA strand breaks along the C and Ne ion paths

渡辺 立子; 和田 成一*; 舟山 知夫; 小林 泰彦; 斎藤 公明; 古澤 佳也*

Radiation Protection Dosimetry, 143(2-4), p.186 - 190, 2011/02

 被引用回数:14 パーセンタイル:76.2(Environmental Sciences)

粒子線による照射では、粒子線の種類が異なると、LETが同じであっても、その生物影響が異なることが知られている。これは、粒子線の飛跡構造が異なるためだと考えられる。飛跡構造と生物影響の関係に着目して、これまでに、TIARAを用いて、LETが440keV/$$mu$$m程度のCイオンとNeイオンを哺乳細胞に照射したところ、Cイオンの方が、細胞致死効率、2本鎖切断(DSB)効率が高く、細胞核内でのDNA損傷生成の空間分布が異なることが観測されている。本研究では、モンテカルロ飛跡構造シミュレーションに基づいて、DSBを含む実験的には困難な損傷も含めた損傷スペクトルと、これらの損傷の空間分布に関するシミュレーションを行った。この結果、同じLETであっても、Cイオンの方がNeイオンよりも、DSB等のクラスター損傷を生成しやすく、Cイオンはイオンの軌跡のごく近傍に集中してDNA損傷が生じるのに対し、Neイオンでは、より周囲に広がって生じるという結果が得られた。これは、TIARAでの実験結果とよく一致する結果であった。これらの要因により生物影響の差がもたらされることを示していると考えられる。

論文

Growth curve analysis of tumourigenesis using cellular level cancer model

大内 則幸

Radiation Protection Dosimetry, 143(2-4), p.365 - 369, 2010/12

 被引用回数:1 パーセンタイル:11.72(Environmental Sciences)

近年、低線量放射線リスクの推定は、多様化する医療被ばくや放射線防護の観点からますます重要になってきている。一般に知られるように、低線量放射線による発がんは放射線によるDNA損傷に端を発し、そのような小さな影響が長時間の細胞内における生化学的反応を経て細胞レベルにまで現れ、最終的にがん細胞のクローン増殖によって腫瘍が発生する。このように生物学的な放射線影響は、空間及び時間的にミクロなDNA損傷レベルから腫瘍レベルまで、幅広い時空スケールを持つ現象であり、実験的にその影響を調べることが困難な現象である。低線量生物影響におけるこのような難しい条件を克服するには、生物メカニズムをベースにした数理モデルを用いて発がん過程を研究することが有効である。今回は、構築した細胞レベルの発がんモデルの紹介をし、腫瘍の成長曲線に関する幾つかの統計解析の結果について報告する予定である。発表においてはがんの個体数変動ダイナミクスのみではなく、組織構造における発がんを含む形態的変化に関しても報告する予定である。

口頭

Analysis on the yield and the level of clustering of radiation-induced DNA strand breaks in hydrated plasmids

鹿園 直哉; 横谷 明徳; 漆原 あゆみ; 野口 実穂; 藤井 健太郎

no journal, , 

DNA鎖切断の空間分布は放射線影響に深くかかわることが知られているが、実験から鎖切断のクラスター化の程度を直接見積ることは難しい。放射線によって誘発されるDNA鎖切断の空間分布を評価するため、われわれはプラスミドDNAに生じる鎖切断を解析するモデルを考案した。モデルは、(1)プラスミドに「ヒット」する放射線のトラック数はポアソン分布に従う,(2)放射線が「ヒット」したプラスミドでは、微小DNA領域で鎖切断を生じ、その数はポアソン分布に従う,(3)微小DNA領域では相補鎖に最低1つずつ鎖切断が生じると、それは2本鎖切断になる、という仮定に基づく。このモデルによる計算値は、低LET放射線による水和プラスミドDNAの鎖切断収率をよく再現し、鎖切断のクラスター化の程度を見積るのに有用であることが示された。

口頭

Mutagenic potential of clustered DNA damage containing single strand break and 8-oxoGs

野口 実穂; 漆原 あゆみ; 横谷 明徳; O'Neill, P.*; 鹿園 直哉

no journal, , 

放射線は飛跡に沿ってDNA上にクラスターDNA損傷を生じ、その複雑性はLETの増加に伴い増す。非二本鎖切断(DSB)型クラスター損傷はDSB型損傷に比べて、生物効果が少ないといわれてきたが、近年のさまざまな研究によって、放射線誘発突然変異などの生物効果に寄与する可能性が示唆されている。そこで、本研究ではクラスター損傷の中でも比較的多く生じやすいとされている一本鎖切断(SSB)と塩基損傷からなるクラスター損傷の突然変異誘発性について調べた。損傷の突然変異頻度の測定には大腸菌によるPlasmid based assayを用いた。クラスター損傷はSSBと複数の8-oxoGを持つ損傷をモデル損傷として人工的に合成した。このとき、合成クラスター損傷は制限酵素認識配列を上に配置した。損傷を含むオリゴヌクレオチドをプラスミドDNAにつなぎ、野生株やDNAグリコシラーゼ欠損株などの複数の大腸菌に形質転換した。その後、大腸菌からプラスミドDNAを再び取り出し、制限酵素で処理し、突然変異誘発頻度を検出した。突然変異誘発頻度は8-oxoGの相補鎖2bp離れた位置に8-oxoGがある構造のクラスター損傷で最も高い変異頻度を示した。このような二つの8-oxoGからなるクラスター損傷の近傍に一つのSSBを配置すると、変異頻度は減少を示した。これはSSBと同一鎖にある8-oxoGの変異頻度がSSBの働きにより減少したためと考えられる。これらの結果から8-oxoGを含むクラスター損傷の変異頻度はクラスター損傷内にSSBがあるかどうかにより大きく影響を受けることが明らかになった。

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