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錦野 将元; 佐藤 克俊; 長谷川 登; 石野 雅彦; 河内 哲哉; 沼崎 穂高*; 手島 昭樹*; 西村 博明*
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X線マイクロビームの細胞照射によるバイスタンダー効果の研究をはじめとする生物学の分野や、光子活性化療法や線血管造影等の医療,医学分野において単色線パルスの有用性が認識されはじめており、レーザー駆動による単色X線源を実現することができれば、従来の大型放射光施設よりも格段に小型,安価で高輝度な光源として、生物学,医学分野をはじめとする諸分野へ大きな貢献をすることができる。本研究では、高強度レーザーを用いた高輝度単色X線パルス発生として、軟X線レーザーとレーザプラズマKa線の2種類のX線光源を開発し、その単色X線源を用いた放射線生物学への応用研究としてマイクロビーム照射装置の開発を行った。マイクロビーム照射装置は、それぞれ軟X線集光素子を用いて培養細胞集団程度の大きさに集光を行い、マイクロメーターレベルの制御可能なステージを組合せてあり、大気中の培養細胞にX線照射可能である。大阪大学大学院医学研究科・医用物理学講座及び大阪大学レーザーエネルギー学研究センターと共同で軟X線マイクロビーム照射装置の開発及び、がん細胞への放射線生物影響に関する応用研究を行った。
佐藤 克俊; 錦野 将元; 沼崎 穂高*; 河内 哲哉; 手島 昭樹*; 西村 博明*; 松浦 成昭*
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近年、細胞レベルでの放射線生物影響研究を実施するために粒子線やX線を用いたマイクロビーム照射装置の開発研究が行われている。マイクロビーム照射装置によって細胞に放射線を照射すると周囲に存在する直接照射を受けていない細胞において放射線照射されたかのような影響(バイスタンダー効果)が引き起こされる。このバイスタンダー効果のメカニズムの解明について研究が進められているが、詳細なメカニズムは未だ解明されていない。今回、大阪大学大学院医学研究科・医用物理学講座及び大阪大学レーザーエネルギー学研究センターと共同で軟X線マイクロビーム照射装置の開発を行い、がん細胞におけるバイスタンダー効果に関する放射線生物影響の研究を実施した。X線照射した周辺細胞におけるバイスタンダー効果を確認するために軟X線マイクロビーム照射後における周辺細胞での細胞周期を制御するp53遺伝子の活性を確認した。
坂下 哲哉; 鈴木 芳代; 武藤 泰子; 横田 裕一郎; 舟山 知夫; 浜田 信行*; 深本 花菜*; 小林 泰彦
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重イオンマイクロビーム照射装置は、生物の特定の領域における放射線応答を調べるための最適なツールである。私たちは、重イオンマイクロビームを用いて線虫の化学走性学習行動に与える放射線の影響機構の解明を目的としている。線虫で見いだされた神経機能への放射線影響メカニズムは、ヒトなど高等生物の脳神経系機能に対する放射線照射の影響の解明に役立つ可能性がある。これまでに、全身被ばくした線虫の化学走性学習行動が、特定の条件の時にのみ影響を受けることを明らかにしたが、線虫のどの部位における放射線被ばくが、線虫の化学走性学習行動の変化を誘引するかは未だ明らかでない。そこで、シリコン製小動物用マイクロデバイスを導入することにより、線虫を麻酔固定せずに生きたままの状態で重イオンマイクロビームを照射するための実験系を構築した。本会議では、この実験系による重イオンマイクロビーム照射実験の最新成果を報告する。
横田 裕一郎; 舟山 知夫; 長谷 純宏; 浜田 信行*; 小林 泰彦; 田中 淳; 鳴海 一成
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電離放射線を照射した哺乳類細胞や酵母では、その子孫細胞において、直接照射されていないにもかかわらず、染色体異常や突然変異の頻度が高い現象(放射線誘発ゲノム不安定性)が報告されてきた。本研究の目的は、高等植物に放射線誘発ゲノム不安定性が生じるか否かを明らかにすることである。そこで、
線を照射したタバコ細胞とその子孫細胞において、微小核頻度と増殖を調べた。照射細胞の細胞周期は、照射の24時間前後で一過性に停止した。一方、微小核頻度は照射後48時間で最大となった。照射細胞の約半数は微小核を有したが、照射細胞は非照射細胞と同程度に旺盛な増殖を示した。照射細胞は照射後4週間で2の21乗倍に増殖したが、微小核頻度は非照射細胞と比べてなお2倍高かった。この実験結果は、照射子孫細胞において微小核が誘発され続けていることを示しており、タバコ細胞における放射線誘発ゲノム不安定性の直接の証拠となる。
舟山 知夫; 坂下 哲哉; 横田 裕一郎; 小林 泰彦
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重イオンが細胞に及ぼす影響を明らかにするためには、細胞を正確に狙い、あらかじめ設定した個数のイオンを照射することができる、細胞照射用重イオンマイクロビーム装置が必要になる。そこで、原子力機構TIARAのAVFサイクロトロンの垂直ビームラインに重イオンビームを最小径1
mまで微小化し、大気取り出しをすることができるマイクロビーム装置を設置した。次に、細胞への照準照射技術を確立することを目的に、このシステムを用いたHeLa細胞への照準照射実験を行った。蛍光染色した細胞をイオン飛跡検出プラスチックCR39のフィルム上に細胞に播種し、画像解析で個々の細胞位置を自動検出した。その後、それぞれの細胞に集束ネオンイオンを照射した。照射後、細胞にヒットしたイオンの位置を確認したところ、細胞は3m以下に集束したビームで正確に照射されていた。これらの結果から、集束式重イオンマイクロビームによる細胞への照準照射技術を確立できたと考えられた。