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-rays and energetic heavy ions浜田 信行*; Ni, M.*; 舟山 知夫; 坂下 哲哉; 楚良 桜*; 中野 隆史*; 小林 泰彦
宇宙生物科学, 22(2), p.41 - 45, 2008/10
Biological effectiveness varies with the linear energy transfer (LET) of ionizing radiation. Plentiful evidence has been presented demonstrating that at physically equivalent doses, high-LET energetic heavy ions are more cytotoxic and genotoxic than low-LET photons like X-rays and -rays. Notwithstanding, its potential impact at isosurvival doses is yet to be characterized. Here we investigated the cell-killing effectiveness of -rays (0.2 keV/
m) and five different beams of heavy ions with LET ranging from 16.2 to 1610 keV/m in confluent cultures of normal human fibroblasts. The relative biological effectiveness based on the dose giving 10% clonogenic survival peaked at 108 keV/m. In cultures exposed to the 10% survival doses, the yield of apoptotic cells escalated with time postirradiation but declined with LET. Our results imply that the cell death mode differs with LET at isosurvival levels.
浜田 信行*; 原 孝光*; 大村 素子*; Ni, M.*; 舟山 知夫; 坂下 哲哉; 楚良 桜*; 中野 隆史*; 小林 泰彦
宇宙生物科学, 22(2), p.46 - 53, 2008/10
Significant evidence indicates that ionizing radiation causes biological effects in nonirradiated bystander cells having received signals from directly irradiated cells. There is little information available hitherto as to the bystander effect of energetic heavy ions; however, our previous work has shown that in confluent cultures of normal human fibroblast AG01522 cells, targeted exposure of 0.0003% of cells to microbeams of 18.3 MeV/u 
C (103 keV/m) and 13.0 MeV/u 
Ne (375 keV/m) ions can similarly cause almost 10% decreases in the clonogenic survival, and twofold increments in the incidence of apoptosis whose temporal kinetics varies between irradiated and bystander cells. Using this experimental system, here we further report that bystander responses of AG01522 cells to 17.5 MeV/u 20Ne ions (294 keV/m) are consistent with those to 18.3 MeV/u C and 13.0 MeV/u Ne ions. We also demonstrate that such bystander-induced reductions in the survival are less pronounced and occur independently of Bcl-2 overexpression in human cervical cancer HeLa cells.
楚良 桜*; 浜田 信行*; 原 孝光*; 舟山 知夫; 坂下 哲哉; 横田 裕一郎; 中野 隆史*; 小林 泰彦
宇宙生物科学, 22(2), p.54 - 58, 2008/10
Here we investigated the potential impact of energetic heavy ions on fibroblast differentiation. The differentiation pattern was morphologically determined at days 3 and 5 after exposure to graded dose of -rays (0.2 keV/m) or carbon ions (18.3 MeV/u, 108 keV/m). The cells irradiated with higher doses progressed toward later differentiation stages as time goes postirradiation, but underwent fewer cell divisions. Thus, radiation exposure accelerated morphological differentiation, for which carbon ions were more effective than -rays. The relative biological effectiveness of carbon ions for differentiation was higher than that for the clonogenic survival, and this was the most case for terminally differentiated cells that may not divide any more. The results are suggestive of the distinct mechanism underlying inactivation of clonogenic potential between radiation qualities, such that the contribution of the differentiation to heavy ion-induced reductions in the survival is greater than to those induced by photons. Such accelerated differentiation could be a protective mechanism that minimizes further expansion of aberrant cells.
-ray irradiation on olfactory adaptation to benzaldehyde in 
坂下 哲哉; 浜田 信行*; 鈴木 芳代; 池田 大祐*; 簗瀬 澄乃*; 石井 直明*; 小林 泰彦
宇宙生物科学, 21(4), p.117 - 120, 2007/12
神経系のモデル生物として知られる線虫(
)のベンズアルデヒド嗅覚順応(ベンズアルデヒドに曝露された線虫がベンズアルデヒドに対する化学走性を低下させる学習)に対する線照射の影響を調べた。興味深いことに、ベンズアルデヒド嗅覚順応のための条件付けの際に放射線を照射しても、NaClの化学走性学習で観られたような照射直後の化学走性の低下が観察されなかった。また、照射1時間後において、ベンズアルデヒド嗅覚順応の進行が最大線量の照射によって抑制されることがわかった。これらの結果は、ベンズアルデヒド嗅覚順応に対する放射線照射の影響が、NaCl化学走性学習に対する影響と、現象あるいは機構において異なることを示唆する。
小林 泰彦; 舟山 知夫; 和田 成一; 古澤 佳也*; 青木 瑞穂*; Shao, C.*; 横田 裕一郎; 坂下 哲哉; 松本 孔貴*; 柿崎 竹彦; et al.
宇宙生物科学, 18(4), p.235 - 240, 2004/12
銀河宇宙線のように、低フルエンス・低フルエンス率の高LET重イオン(粒子線)による生物影響を明らかにするためには、マイクロビームを用いた細胞照射実験が有効な手段となる。そこで、高エネルギー重イオンマイクロビームを顕微鏡観察下の生物試料に照射するために原研・高崎研・バイオ技術研究室で開発した細胞局部照射装置を用いて、哺乳動物培養細胞を個別に重イオンで照射・観察する実験系を開発した。標的細胞を貫通したイオンのエネルギーと個数をシンチレータ/フォトマルを用いて測定することによって、重イオンを1個ずつカウントしながら正確に照射することが可能となった。さらに、CR-39を直ちに37
Cでエッチングして各標的細胞における実際のイオン飛跡を可視化すると同時に、その飛跡が可視化されたCR-39上で細胞の照射後培養と観察を継続する方法を確立した。国内外の重粒子線のマイクロビーム開発の歴史を概観し、細胞核へのシングルイオンヒット効果やバイスタンダー効果に関する最近の研究成果をレビューする。
小林 泰彦; 舟山 知夫; 和田 成一; 坂下 哲哉
宇宙生物科学, 18(3), p.186 - 187, 2004/11
銀河宇宙線のように、低フルエンス率の高LET重イオン(粒子線)による生物影響を明らかにするためには、マイクロビームを用いた細胞照射実験が有効な手段となる。そこで、原研・高崎研・バイオ技術研究室で開発した細胞局部照射装置を用いて、哺乳動物培養細胞を個別に重イオンで照射し、その影響を経時的に観察する実験システムを開発している。今回、照射前に試料を自動スキャンして細胞を検出するオフライン顕微鏡及び取得した座標データに従ってビーム位置に標的細胞を移動するオンライン顕微鏡の各々の試料ステージ更新し、従来は
10m以上の誤差があった試料移動の位置再現精度が1mに向上したことにより、多数の標的細胞を次々に自動照準して連続的にシングルイオン照射することが可能になった。併せて、最近の細胞照射実験結果について報告する。
小林 泰彦; 鳴海 一成; 佐藤 勝也; 舟山 知夫; 菊地 正博; 北山 滋; 渡辺 宏*
宇宙生物科学, 18(3), p.134 - 135, 2004/11
1994年に行われた第2次国際微小重力実験室IML-2(STS-65)では、あらかじめ地上で高線量の線を照射してDNAに損傷を与えた放射線抵抗性細菌
をスペースシャトル・コロンビアに搭載し、放射線障害からの回復反応が宇宙環境下では地上より促進される現象を見いだした。それに続く1996年のS/MM-4(STS-91)と1998年のS/MM-9(STS-91)では、放射線損傷を有する細胞における新規DNA修復系蛋白質PprAの誘導合成の促進が、宇宙環境下での放射線障害からの回復促進現象に関連していることが示唆された。これらの宇宙実験の結果を振り返るとともに、その後の原研・高崎研におけるのDNA修復機構に関与する遺伝子・蛋白質の解析研究の進展ぶりを紹介する。
