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論文

Recent discussions toward regulatory implementation of the new occupational equivalent dose limit for the lens of the eye and related studies in Japan

横山 須美*; 浜田 信之*; 辻村 憲雄

International Journal of Radiation Biology, 95(8), p.1103 - 1112, 2019/08

In 2011, the ICRP recommended reducing an occupational equivalent dose limit for the lens of the eye. Since then, there have been extensive discussions toward regulatory implementation of such new occupational dose limit. In Japan, the Radiation Council established a Subcommittee in July 2017 to discuss the feasibility of implementing the new occupational lens dose limit. In March 2018, the Radiation Council requested all relevant government ministries and agencies to take necessary actions toward implementation of the new occupational dose limit, considering a series of discussions made by the Subcommittee. According to the currently available information, the new occupational lens dose limit will be implemented into regulations in Japan, most likely in April 2021. Epidemiological and biological studies on radiation effects on the lens and studies on lens dose measurements have been conducted in Japan, some of which have been funded by the Japanese Nuclear Regulation Authority. This paper provides an overview of the recent discussions toward regulatory implementation and the current status of the studies related to radiation exposure of the lens and its effect in Japan.

論文

Evaluation of DNA damage induced by Auger electrons from $$^{137}$$Cs

渡辺 立子; 服部 佑哉; 甲斐 健師

International Journal of Radiation Biology, 92(11), p.660 - 664, 2016/11

 被引用回数:1 パーセンタイル:76.09(Biology)

本研究では、$$^{137}$$Csによる内部照射の担い手となるオージェ電子や内部転換電子等の低エネルギー電子のエネルギースペクトルや電子の放出位置の違いが、DNAレベルの微小な標的における線量分布とDNA損傷に与える影響を明らかにするために、電子線のトラックの微視的なシミュレーションに基づいた、線量分布とDNA損傷スペクトル(量や質)の推定を行った。方法としては、細胞集団モデルを標的系として、微視的なトラックシミュレーションを行い、次に、DNA損傷生成モデルに基づいた損傷スペクトルを計算した。計算結果を解析したところ、オージェ電子線等によるDNA損傷のスペクトルには、外部照射($$gamma$$線照射)の場合と比べて大きな差が生じないことが示され、内部照射は外部照射と比べてDNA損傷が起きやすいということはないという結果が得られた。

論文

Deceleration processes of secondary electrons produced by a high-energy Auger electron in a biological context

甲斐 健師; 横谷 明徳; 鵜飼 正敏; 藤井 健太郎; 渡辺 立子

International Journal of Radiation Biology, 92(11), p.654 - 659, 2016/11

 被引用回数:1 パーセンタイル:76.09(Biology)

We performed a fundamental study of deceleration of low-energy electron ejected from water to predict clustered DNA damage formation involved in the decelerating electrons in water using a dynamic Monte Carlo code included Coulombic force between ejected electron and its parent cation. The decelerating electron in water was recaptured by the Coulombic force within hundreds of femtosecond. We suggested that the return electron contribute to modification of DNA damage because the electron will recombine to electric excited states of the parent cation, or will be prehydrated in water layer near the parent cation in DNA. Thus effect of the Coulombic force plays a significant role in evaluation of DNA damage involved in the electron deceleration in water.

論文

The Bystander cell-killing effect mediated by nitric oxide in normal human fibroblasts varies with irradiation dose but not with radiation quality

横田 裕一郎; 舟山 知夫; 武藤 泰子*; 池田 裕子; 小林 泰彦

International Journal of Radiation Biology, 91(5), p.383 - 388, 2015/05

 被引用回数:5 パーセンタイル:34.97(Biology)

本研究ではバイスタンダー効果の線量及び線質依存性と関連する分子メカニズムを調べるため、$$gamma$$線あるいは炭素イオンビームで照射したヒト線維芽細胞を非照射細胞と共培養した。その結果、照射細胞に曝露する線量の増加につれて非照射細胞の生存率は低下し、一酸化窒素(NO)ラジカルが酸化して生じる培養液中の亜硝酸イオン濃度は上昇した。それらの線量応答は$$gamma$$線と炭素イオンの間で類似していた。また、NOラジカルの特異的消去剤で処理することで非照射細胞の生存率低下は抑制された。さらに、非照射細胞の生存率と培養液中の亜硝酸イオン濃度は負に相関した。以上の結果から、ヒト線維芽細胞においてNOラジカルが媒介するバイスタンダー効果は放射線の線量に依存するが線質には依存しないことが明らかになった。NOラジカルの産生は$$gamma$$線及び炭素イオンが誘発するバイスタンダー効果の重要な決定因子の一つかもしれない。

論文

Genetic changes in progeny of bystander human fibroblasts after microbeam irradiation with X-rays, protons or carbon ions; The Relevance to cancer risk

Autsavapromporn, N.*; Plante, I.*; Liu, C.*; 小西 輝昭*; 宇佐美 徳子*; 舟山 知夫; Azzam, E.*; 村上 健*; 鈴木 雅雄*

International Journal of Radiation Biology, 91(1), p.62 - 70, 2015/01

 被引用回数:15 パーセンタイル:5.53(Biology)

放射線がん治療の実施にあたり、放射線誘発バイスタンダー効果が治療域周辺の正常細胞に健康影響リスクを及ぼすかどうかは重要な問題である。そこで、本研究では、バイスタンダー効果が誘導された細胞の子孫細胞における有害影響の伝播に、照射した放射線の線質と、ギャップジャンクションを介した細胞間情報伝達機構が果たす役割について解析を行った。実験では、コンフルエントに培養したヒト正常線維芽細胞試料に対し、LETの異なるマイクロビームで、その全体の0.036$$sim$$0.4%の細胞のみに照射を行い、バイスタンダー効果を誘導した。この細胞を照射後20世代にわたって培養し回収した後に、微小核形成、${it HPRT}$遺伝子への変異誘発、及びタンパク質酸化を指標に解析を行った。その結果、バイスタンダー細胞の子孫細胞における有害影響の伝播は、照射した放射線のLETによって違いがあることが明らかになった。

論文

Development of a simulation method for dynamics of electrons ejected from DNA molecules irradiated with X-rays

甲斐 健師; 樋口 真理子; 藤井 健太郎; 渡辺 立子; 横谷 明徳

International Journal of Radiation Biology, 88(12), p.928 - 932, 2012/12

 被引用回数:1 パーセンタイル:83.16(Biology)

We have proposed a simulation method based on the molecular dynamics to understand the role of the Auger effect with irradiation of monochromatic soft X-rays. The dynamics of the free electrons generated with the radiation damage is described by using Newton equation. The photo-absorption ionization, the elastic scattering, the electron impact ionization, and the Auger decay are considered as atomic processes for the radiation damage. Using this simulation method, there is a possibility to understand the time evolution of the DNA damage induced by the radiation in detail. In this study, we have selected a DNA of 30 base pair as the target, and we will discuss the ionization mechanism and the electron dynamics in the DNA damage with the irradiation of monochromatic soft X-rays.

論文

Observation of cleavage in DNA and nucleotides following oxygen $$K$$-shell ionization by measuring X-ray absorption near edge structure

藤井 健太郎; 福田 義博; 横谷 明徳

International Journal of Radiation Biology, 88(12), p.888 - 894, 2012/12

 被引用回数:2 パーセンタイル:74.11(Biology)

To evaluate DNA damage caused by irradiation with soft X-rays, we measured spectra of the X-ray absorption near edge structure (XANES) of DNA and nucleotide films exposed to monochromatic soft X-rays. Calf Thymus DNA and nucleotides films were used as samples. Spectral changes in XANES around the N $$K$$-shell and O $$K$$-shell were observed as a result of irradiation with 560 eV soft X-rays from beamline BL23SU at SPring-8. The observed spectra show the initiation of the new products and the dissociation of molecular structure of the DNA and nucleotides by the irradiation. Results suggest that the major reactions due to irradiation with soft X-rays are deprotonation of nucleobases and decomposition of furanose rings at DNA deoxyribose sites.

論文

Lifetime of the unpaired electron species in calf thymus DNA thin films induced by nitrogen and oxygen K-shell photoabsorption

岡 壽崇; 横谷 明徳; 藤井 健太郎

International Journal of Radiation Biology, 88(12), p.884 - 887, 2012/12

 被引用回数:2 パーセンタイル:74.11(Biology)

これまで、仔牛胸腺DNA薄膜に窒素及び酸素のK殻吸収端近傍のエネルギーの軟X線を照射し、照射中のみDNA中に誘起される短寿命の不対電子種を調べてきた。それは、この短寿命の不対電子が軟X線照射後のDNA変異に大きく寄与していると予想されるからである。この不対電子の挙動を明らかにするため、本研究では不対電子の寿命を見積もることとした。SPring-8のシンクロトロンの異なる2つの運転モード(バンチモード)を選んで軟X線を照射し、不対電子収量の軟X線エネルギー依存性を調べたところ、バンチモードにかかわらず不対電子種のEPRスペクトル形状,$$g$$値及び軟X線エネルギー依存性は完全に一致した。これは、どちらのバンチモードにおいても、同じだけの不対電子がEPR測定中に存在していることを示唆している。そこで、軟X線照射によって生成された不対電子が指数関数的に緩和すると仮定し、緩和時間$$tau$$を変えながら、すべてのバンチで生じる不対電子収量を積算し、2つのバンチモードで等しい不対電子収量になるかどうかを調べた。その結果、仔牛胸腺DNA中に軟X線照射中にのみ生じるこの不対電子種の寿命は、数十から数百マイクロ秒であることが見積もられ、かなり長い寿命を持つことがわかった。

論文

Involvement of bystander effect in suppression of the cytokine production induced by heavy-ion broad beams

武藤 泰子; 舟山 知夫; 横田 裕一郎; 小林 泰彦

International Journal of Radiation Biology, 88(3), p.258 - 266, 2012/03

 被引用回数:8 パーセンタイル:32.85(Biology)

The heavy-ion beams for cancer therapy may stimulate immune cells and affect on the immune system. We irradiated immune cells using heavy-ion beams and analyzed changes in production of TNF-$$alpha$$, important cytokines for the cancer treatment. THP-1 macrophages were irradiated using carbon-ion broad-beams. To examine the bystander response after heavy-ion irradiation, a very small fraction of the cell population was irradiated using heavy-ion microbeams. When cells were irradiated with 5 Gy that did not cause severe damage, cytokine levels were reduced after both microbeam irradiation and broad-beam irradiation. TNF-$$alpha$$ production of macrophages with the nitric oxide (NO) inhibitor-treatment increased after carbon-ion broad-beam. NO was involved in the radiation-induced suppression of TNF-$$alpha$$ production. The suppression of cytokine production arose after irradiation with heavy-ions, and may also be induced in the surrounding non-irradiated cells via the bystander effect.

論文

Applications of the microdosimetric function implemented in the macroscopic particle transport simulation code PHITS

佐藤 達彦; 渡辺 立子; Sihver, L.*; 仁井田 浩二*

International Journal of Radiation Biology, 88(1-2), p.143 - 150, 2012/01

 被引用回数:7 パーセンタイル:42.4(Biology)

高エネルギー放射線の生物学的効果比(RBE)を的確に評価するためには、マイクロドジメトリ量と呼ばれる微視的な空間におけるエネルギー付与を計算する必要がある。そこでわれわれは、巨視的な体系に対してのみ計算可能であった放射線挙動解析コードPHITSに、微視的な空間におけるエネルギー付与を計算する機能を追加した。また、その機能を用いて、粒子線治療の治療効果や宇宙飛行士の宇宙線被ばくリスクを評価する新たなモデルを構築した。本稿では、これらの研究の概要について紹介する。

論文

Mutational effects of different LET radiations in ${it rpsL}$ transgenic ${it Arabidopsis}$

吉原 亮平; 長谷 純宏; 佐藤 良平*; 滝本 晃一*; 鳴海 一成

International Journal of Radiation Biology, 86(2), p.125 - 131, 2010/02

 被引用回数:12 パーセンタイル:26.04(Biology)

LETの異なる放射線により高等植物内で誘発される突然変異の特徴を解析するために、シロイヌナズナ内における炭素イオンビーム及び$$gamma$$線による変異誘発効果を調査した。変異検出は、${it rpsL}$遺伝子導入シロイヌナズナを用いた突然変異検出システムを用い、遺伝子内変異の解析を行うこととした。われわれは、208-MeV炭素イオンビームと$$gamma$$線を${it rpsL}$遺伝子導入シロイヌナズナに照射し、変異頻度及び変異スペクトルの解析を行った。その結果、208-MeV炭素イオンビームと$$gamma$$線は、シロイヌナズナ種子内で異なる変異誘発効果を示すことが示唆された。

論文

Studies of soft X-ray-induced Auger effect on the induction of DNA damage

横谷 明徳; 藤井 健太郎; 鹿園 直哉; 赤松 憲; 漆原 あゆみ; 渡辺 立子

International Journal of Radiation Biology, 84(12), p.1069 - 1081, 2008/12

 被引用回数:10 パーセンタイル:34.56(Biology)

われわれはこれまで軟X線を生体試料に照射することで、DNA損傷過程におけるオージェ効果の寄与の程度を調べてきた。生体中で特定元素が内殻光吸収すると、オージェ効果が誘起され、光電子やオージェ電子が放出される。これらの低エネルギー電子は、分子内・外の他の官能基をさらにイオン化あるいは励起するため、数nm程度の領域に損傷が集中するいわゆる「クラスターDNA損傷」が生じやすいと予測される。これまでに、60keV付近の軟X線が$$gamma$$-rayに比べ極めて高頻度の塩基除去修復酵素により認識・除去される塩基損傷を誘発すること、より低エネルギー(数keV以下)の軟X線ではこの頻度が低下することからクラスター損傷の生成が起こっていることなどが示唆された。さらに放射光軟X線ビームラインに設置したEPR装置を用いて、DNAの損傷の前駆体であるラジカル過程を調べた結果についても合せて報告する。

論文

Induction of single strand breaks, and base lesions in plasmid DNA films induced by carbon, nitrogen, and oxygen KLL Auger process

藤井 健太郎; 横谷 明徳; 鹿園 直哉

International Journal of Radiation Biology, 84(12), p.1104 - 1111, 2008/12

 被引用回数:3 パーセンタイル:70.64(Biology)

DNAを構成する軽元素に内殻光吸収が起こると、光電子及びオージェ電子を放出することで励起緩和する(オージェ過程)。この過程とDNAの鎖切断等の損傷生成の関連を明らかにするため、われわれは放射光を単色化した軟X線をイオン化源として用いることでオージェ過程を特定元素に限定して損傷を調べる研究を科学研究費補助金のテーマとして行っている。DNA薄膜試料に対して軟X線を照射し、生じた主鎖切断及び塩基損傷とこれらを局所的に複数含むクラスター損傷を定量した。その結果、DNA中の炭素や窒素に比べ、酸素のK殻をイオン化した時に最も効率が高いことが明らかになり、オージェ過程が起こる元素に依存して、DNA損傷の生成プロセスが異なるという興味深い知見が得られた。本講演では、DNA損傷の種類とオージェ電子エネルギー及び内殻吸収元素のDNA分子内の位置の関連について詳細に議論する。

論文

Characterization of lesions induced in linear-formed plasmid DNA by valence ionization and Auger decay at carbon, nitrogen and oxygen

赤松 憲; 藤井 健太郎; 横谷 明徳

International Journal of Radiation Biology, 84(12), p.1082 - 1092, 2008/12

 パーセンタイル:100(Biology)

この研究の目的はCo-60$$gamma$$線及び超軟X線(USX)によって引き起こされるDNA損傷の違いを明らかにすることである。本研究ではDNA損傷の指標として、塩基遊離,リン酸のある、あるいはない3'鎖切断末端,ピペリジン脆弱性塩基損傷を選んだ。USXのエネルギーは270から560eVの範囲内で4点選択した。切断末端及びピペリジン脆弱性塩基損傷の定量には、ヘビ毒ホスホジエステラーゼ(SVPD)及びアルカリ・ホスファターゼ(CIAP)を用いた方法で行った。その結果、$$gamma$$線, USXともに、塩基遊離,全3'鎖切断末端量,リン酸がある3'鎖切断末端量の各々に有意な違いがないことがわかった。しかしながらピペリジン脆弱性塩基損傷部位に関してはUSXの窒素K吸収端のエネルギー近傍(400eV付近)で最も少なくなる傾向が伺えた。このエネルギー近傍では塩基損傷の量が少ないか、あるいはピペリジン耐性の塩基損傷が生じている可能性が示唆された。

論文

LET dependence of the yield of single-, double-strand breaks and base lesions in fully hydrated plasmid DNA films by $$^{4}$$He$$^{2+}$$ ion irradiation

漆原 あゆみ*; 鹿園 直哉; O'Neill, P.*; 藤井 健太郎; 和田 成一*; 横谷 明徳

International Journal of Radiation Biology, 84(1), p.23 - 33, 2008/01

 被引用回数:27 パーセンタイル:9.97(Biology)

放射線によりDNAに生じる複雑な損傷の実体を調べるため、水和プラスミドDNAに$$^{4}$$He$$^{2+}$$イオンを照射した時の、1本鎖切断(SSB)、2本鎖切断(DSB)及び塩基損傷の収率を調べた。塩基損傷は塩基除去修復酵素処理により新たに生じるSSBとして定量した。その結果、放射線により直接生じる1本鎖切断の収率は$$^{4}$$He$$^{2+}$$イオンのLETに依存しなかったが塩基損傷の収率はLETの増加に伴い劇的に減少することが明らかになった。さらにDSB及び酵素処理により生じるDSBの収率の和(総クラスター損傷収率)は、実験で利用した最大のLETを除き、LETの増加に伴って増加した。これらの結果から、放射線のイオン化・励起密度が増すに連れ、修復酵素が処理できない複雑なクラスター損傷の生成頻度が増大することが示唆された。

論文

Role of DNA-PKcs in the bystander effect after low- or high-LET irradiation

金杉 勇一*; 浜田 信行*; 和田 成一*; 舟山 知夫; 坂下 哲哉; 柿崎 竹彦; 小林 泰彦; 高倉 かほる*

International Journal of Radiation Biology, 83(2), p.73 - 80, 2007/02

 被引用回数:27 パーセンタイル:9.89(Biology)

放射線の生物効果は、直接照射された細胞から、その周囲の非照射細胞に伝達されることが近年の研究から明らかになり、この現象はバイスタンダー効果と呼ばれている。本研究では、放射線により照射細胞に誘発されるDNA損傷の修復に中心的な役割を果たすDNA-PKcsは、バイスタンダー効果により誘発されるDNA損傷の修復にも関与していることを明らかにした。

論文

Radiation tolerance in the tardigrade ${it Milnesium tardigradum}$

堀川 大樹*; 坂下 哲哉; 片桐 千仭*; 渡邊 匡彦*; 黄川田 隆洋*; 中原 雄一*; 浜田 信行*; 和田 成一*; 舟山 知夫; 東 正剛*; et al.

International Journal of Radiation Biology, 82(12), p.843 - 848, 2006/12

 被引用回数:95 パーセンタイル:0.76(Biology)

クマムシとは、体長がおよそ0.1$$sim$$1.0mmの緩歩動物門に属する動物群の総称である。陸生のクマムシは、通常80%程度である体内の水分含量率がおよそ1%にまで脱水してanhydrobiosis (無水生命)という無代謝状態に移行する特徴がある。クマムシは、無水生命状態において、さまざまな極限環境(高温・低温・高圧・有機溶媒などへの暴露)に耐性を示す。本研究では、この生物における放射線耐性に着目し、クマムシの一種であるオニクマムシ(${it Milnesium tardigrdum}$)に対し、活動状態及び無水生命状態において$$^{60}$$Co-$$gamma$$線(1$$sim$$7kGy)あるいは$$^{4}$$Heイオンビーム(12.5MeV/amu, LET: 16.2keV/$$mu$$m; 1$$sim$$8kGy)を照射し、照射直後から照射後31日間飼育後までの短期・長期生存率及び生殖能への影響を調べた。照射48時間後の半致死線量(LD$$_{50}$$)は、活動状態では5.0kGy($$gamma$$線)及び6.2kGy($$^{4}$$Heイオンビーム)であり、無水生命状態では4.4kGy($$gamma$$線)及び5.2kGy($$^{4}$$Heイオンビーム)であった。活動状態でも無水生命状態でも、照射した$$gamma$$線の線量に応じた寿命短縮効果が見られた。2kGy以上の$$gamma$$線照射によってほとんどすべての個体で産卵が阻害され、例外的に3個産卵した唯一の個体の場合も、その卵は孵化しなかった。

論文

Estimation of radiation tolerance to high LET heavy ions in an anhydrobiotic insect, ${it Polypedilum vanderplanki}$

渡邊 匡彦*; 坂下 哲哉; 藤田 昭彦*; 黄川田 隆洋*; 中原 雄一*; 浜田 信行*; 堀川 大樹*; 和田 成一*; 舟山 知夫; 小林 泰彦; et al.

International Journal of Radiation Biology, 82(12), p.835 - 842, 2006/12

 被引用回数:11 パーセンタイル:31.91(Biology)

本研究の目的は、乾燥耐性昆虫として知られるネムリユスリカ${it P. vanderplanki}$の高LET放射線に対する抵抗性を線量応答等に関して特徴づけることである。LETが16.2から321keV/$$mu$$mである3種の重イオン線を1から7000Gyの線量で非乾燥幼虫と乾燥幼虫に照射し、幼虫の生存率、及びその後の形態変化について調べた。すべての高LET放射線に関して、低LET放射線である$$gamma$$線照射の結果と同様に、乾燥幼虫は、非乾燥幼虫と比べて、一貫して、放射線に対してより抵抗性であった。抵抗性の要因としてはトレハロースの寄与が示唆されるが、今後の詳細な検討が必要である。また、RBE値は、116keV/$$mu$$mで最大値を示した。一方、近縁種との比較から、非乾燥幼虫において、近縁種よりも高LET放射線に対してネムリユスリカがより抵抗性であることがわかった。

論文

Biological effects of anhydrobiosis in an African chironomid, ${it Polypedilum vanderplanki}$ on radiation tolerance

渡邊 匡彦*; 坂下 哲哉; 藤田 昭彦*; 黄川田 隆洋*; 堀川 大樹*; 中原 雄一*; 和田 成一*; 舟山 知夫; 浜田 信行*; 小林 泰彦; et al.

International Journal of Radiation Biology, 82(8), p.587 - 592, 2006/08

 被引用回数:24 パーセンタイル:11.78(Biology)

本研究の目的は、クリプトビオシス生物であるネムリユスリカの放射線耐性が乾燥休眠により変化するかどうかを確かめることである。乾燥・非乾燥時の幼虫への$$gamma$$線照射が、幼虫の生存率,脱水能力,変態率,繁殖率に与える影響を調べた。非乾燥の場合には、2000Gy以上の線量で線量依存的に幼虫の生存率が減少し、4000Gyの照射後8時間経過した時点で実験に供したすべての幼虫が死滅した。一方、乾燥時の照射の場合には、7000Gyの照射でさえも一部の幼虫が生存した。変態時においても、乾燥幼虫が非乾燥幼虫に比べて放射線により抵抗性であった。しかしながら、繁殖に対しては乾燥による放射線耐性の効果はなかった。これらの結果は、繁殖を除くネムリユスリカの生活環境において、乾燥休眠が放射線抵抗性を高めることを示す。

論文

Cell cycle arrest and apoptosis in ${it Caenorhabditis elegans}$ germline cells following heavy-ion microbeam irradiation

杉本 朋子*; 太齋 久美子*; 坂下 哲哉; 舟山 知夫; 和田 成一; 浜田 信行*; 柿崎 竹彦; 小林 泰彦; 東谷 篤志*

International Journal of Radiation Biology, 82(1), p.31 - 38, 2006/01

 被引用回数:31 パーセンタイル:7.97(Biology)

重イオンマイクロビームを用いて線虫生殖細胞系の放射線影響、特にDNA損傷によるアポトーシスと細胞周期の停止とバイスタンダー効果について検討した。雌雄同体の線虫に存在する前後2つの生殖腺の後部パキテン核に対してのみ炭素イオンマイクロビームを照射する区と、生殖腺から離れた尾部に対して照射する区を設け、照射5時間後に、前後それぞれの生殖腺にみられるアポトーシス死細胞の数について測定を行った。その結果、尾部に照射した場合、野生型並びにabl-1欠損変異体のいずれにおいても、非照射区と比較して、前後の生殖腺での死細胞数の有意な増加は認められず、また、後部の生殖腺パキテン核に対して照射した場合は、照射された側のみで、アポトーシス死細胞の増加が観察された。以上の結果から、線虫の生殖細胞形成時のパキテン期チェックポイント機構によるアポトーシスに関しては、同一個体内での間接的な効果、バイスタンダー効果によりアポトーシスが誘導される可能性は低いことが示唆された。

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