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論文

The Role of nitric oxide in radiation-induced bystander cell-killing effect

横田 裕一郎; 舟山 知夫; 池田 裕子; 坂下 哲哉; 鈴木 芳代; 小林 泰彦

JAEA-Review 2015-022, JAEA Takasaki Annual Report 2014, P. 67, 2016/02

本研究ではバイスタンダー効果における一酸化窒素(NO)の役割を調べた。ヒト正常線維芽細胞に$$gamma$$線(LETは0.2keV/$$mu$$m)あるいは炭素イオンビーム(108keV/$$mu$$m)を照射した後、非照射細胞と共培養した。24時間の共培養後に非照射細胞の生存率と培養液に含まれるNOの酸化物である亜硝酸イオンの濃度を測定した。非照射細胞の生存率低下は照射細胞に曝露する線量に依存したが線質には依存しなかった。非照射細胞の生存率と亜硝酸イオン濃度には負の相関関係が認められた。一方で、NO発生剤であるNOC12を培養液に加えるだけでは、細胞の生存率は低下しなかった。以上の結果から、細胞内で生成されるNOの量がバイスタンダー効果の決定因子の一つであるが、細胞間情報伝達因子ではない可能性が示された。

論文

放射線の効果を細胞から細胞へ伝えるバイスタンダー効果の特徴; 鍵を握るのは一酸化窒素

横田 裕一郎; 舟山 知夫; 池田 裕子; 小林 泰彦

Isotope News, (741), p.21 - 25, 2016/01

International Journal of Radiation Biology誌2015年5月号で我々が発表した論文を中心にバイスタンダー効果について概説した。実験では、バイスタンダー効果の線量及び線質依存性と、それに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正常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が増加すると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$$gamma$$線と炭素イオンビームで類似した。また、NOラジカルの特異的消去剤を投与すると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、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ラジカル産生は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。バイスタンダー効果を制御することで放射線がん治療の副作用低減や治療効果を増強できる可能性にも言及した。

論文

Cellular automaton-based model for radiation-induced bystander effects

服部 佑哉; 横谷 明徳; 渡辺 立子

BMC Systems Biology (Internet), 9, p.90_1 - 90_22, 2015/12

 被引用回数:8 パーセンタイル:37.35(Mathematical & Computational Biology)

低線量放射線が照射された細胞集団では、細胞間シグナル伝達により、放射線が当たっていない細胞に放射線の影響が伝達する。低線量の放射線による生物影響の評価やリスクを考える上で、個々の細胞間の照射影響伝達が組織や細胞集団に与える影響を調べることは重要である。本研究では、2種類の細胞間シグナル伝達を考慮した細胞集団の放射線応答モデルを構築し、モデルの特性を解析した。モデルは、1細胞レベルで細胞集団の動的変化を表現した数理モデルのセルオートマトンをベースとして、(1)放射線照射、(2)細胞間シグナルの生成と伝達、(3)DNA損傷の誘発、(4)細胞周期変化の要素を新たに導入した。細胞間シグナル伝達では、低線量放射線応答モデルとしては初めて、異なる伝達経路である培養液経由とギャップ結合経由を両方とも考慮した。細胞応答では、細胞周期の時間変化に着目した。モデルの特性解析では、照射線量と細胞間シグナルの伝達経路が、細胞周期変化に与える影響を調べた。解析結果から、細胞周期停止を示す細胞の数が照射線量に対して非線形に増加することが分かった。また、2種類の細胞間シグナル伝達ともに細胞周期停止を誘発し、その細胞数は伝達経路によって異なる時間変化を示した。モデルが示した特性は、今後、実験と比較して検証する。本モデルは、細胞間シグナル伝達による時間・空間的な細胞集団の変化を追跡可能であり、低線量放射線の応答解析に有用である。

論文

Nitric oxide-mediated bystander signal transduction induced by heavy-ion microbeam irradiation

冨田 雅典*; 松本 英樹*; 舟山 知夫; 横田 裕一郎; 大塚 健介*; 前田 宗利*; 小林 泰彦

Life Sciences in Space Research, 6, p.36 - 43, 2015/07

放射線誘発バイスタンダー効果は、放射線で直接照射された細胞から放出された細胞間シグナルが、周辺の非照射細胞に放射線応答を誘導する現象である。とりわけ、低フルエンス重イオンが誘導するバイスタンダー効果は、宇宙環境における宇宙飛行士の放射線リスクに直結する重要な問題である。そこで、原子力機構・高崎量子応用研究所のマイクロビーム細胞照射装置を用いた重イオン照射でバイスタンダー効果を誘導し、そのシグナル経路の解析を行った。研究の結果、COX-2遺伝子が含まれる、AktおよびNF-$$kappa$$B依存シグナル伝達経路が、一酸化窒素ラジカルが関与する重イオン誘発バイスタンダー応答の誘導に重要であることが示された。加えて、COX-2タンパク質が重イオン誘発バイスタンダー応答におけるバイスタンダー細胞の分子マーカーとして利用できる可能性も示した。

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

Bystander effect mediated by nitric oxide depends on irradiation dose but not on radiation quality

横田 裕一郎; 舟山 知夫; 池田 裕子; 坂下 哲哉; 鈴木 芳代; 小林 泰彦

JAEA-Review 2014-050, JAEA Takasaki Annual Report 2013, P. 75, 2015/03

本研究では、異なる線量の$$gamma$$線あるいは炭素イオンビームによって誘発されるバイスタンダー効果の線量及び線質依存性と、一酸化窒素(NO)ラジカルの役割について調べた。ヒト正常繊維芽細胞を実験に用い、$$gamma$$線あるいは炭素イオンを照射した細胞と非照射細胞を多孔性メンブレンの上側と下側で24時間培養した。培養後、非照射細胞の生存率は照射細胞に曝露した線量の増加とともに低下し、0.5Gy以上では下げ止まった。このことから、バイスタンダー効果は照射細胞に曝露した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。さらに、NOラジカルの特異的消去剤であるc-PTIOをあらかじめ培養液に加えておくと、非照射細胞の生存率の低下が抑制された。以上の結果から、$$gamma$$線や重イオンビームによって誘発されるバイスタンダー効果にNOラジカルが重要な役割を果たすことが示された。

論文

バイスタンダー効果を介した放射線適応応答誘導の機構

松本 英樹*; 冨田 雅典*; 大塚 健介*; 畑下 昌範*; 前田 宗利*; 舟山 知夫; 横田 裕一郎; 鈴木 芳代; 坂下 哲哉; 池田 裕子; et al.

JAEA-Review 2014-050, JAEA Takasaki Annual Report 2013, P. 76, 2015/03

低線量/低線量率放射線に対して生物が示す特異的な応答様式には、放射線適応応答、放射線誘発バイスタンダー応答、放射線超高感受性、遺伝的不安定性等がある。我々は、原子力機構において開発された細胞局部照射装置(HZ1)および深度制御種子照射装置(HY1)を用いて、放射線誘発バイスタンダー応答による放射線適応応答の誘導機構の解析を実施した。中央にスポットしたコロニーの細胞に520MeV $$^{40}$$Ar$$^{14+}$$をマイクロビーム照射し、4-6時間培養後に同$$^{40}$$Ar$$^{14+}$$をブロードビーム照射した結果、放射線適応応答の誘導が認められ、この誘導はNO特異的な捕捉剤であるcarboxy-PTIOの添加でほぼ完全に抑制された。このマイクロビーム照射による放射線適応応答の誘導が起きた細胞で、${it iNos}$遺伝子の発現が特異的に発現誘導されていることが見いだされ、放射線適応応答の誘導にNOを介したバイスタンダー効果の誘導が関与していることが強く示唆された。

論文

Analysis of bystander response in 3D cultured tissue induced by heavy-ion microbeam irradiation

冨田 雅典*; 松本 英樹*; 大塚 健介*; 舟山 知夫; 横田 裕一郎; 鈴木 芳代; 坂下 哲哉; 小林 泰彦

JAEA-Review 2014-050, JAEA Takasaki Annual Report 2013, P. 77, 2015/03

低粒子数の重イオン線による生物影響を解明する上で、DNA初期損傷量に依存しない「非標的効果」が注目されている。特に、放射線に直接曝露された細胞の近傍に存在する全く放射線に曝露されていない細胞において観察される「放射線誘発バイスタンダー応答」は、最も特徴的な非標的効果であり、その解明は放射線生物学のみならず、粒子線がん治療、宇宙放射線の生体影響評価においても重要である。本研究は、これまでの2次元での培養細胞を用いた研究から、組織レベルでの生体応答研究への展開を図るため、分化誘導させたヒト3次元培養皮膚モデルを用い、原子力機構の細胞局部照射装置を利用し、放射線誘発バイスタンダー応答によって生じるシグナル伝達経路の変化を明らかにすることを目的とした。2015年度は、ヒト3次元培養皮膚モデルへの重イオンマイクロビーム照射条件の検討を行い、照射した試料のMTT法による生細胞率測定を実施し、試料全体を重イオンビームで照射したものと比較した。その結果、全体照射した試料では生存率の低下が認められた一方、本条件でマイクロビーム照射した試料では生存率の低下が認められなかった。

論文

Ion-species dependent bystander mutagenic effect on ${it HPRT}$ locus in normal human fibroblasts induced by C-, Ne- and Ar-ion microbeams

鈴木 雅雄*; 舟山 知夫; 横田 裕一郎; 武藤 泰子*; 鈴木 芳代; 池田 裕子; 服部 佑哉; 小林 泰彦

JAEA-Review 2014-050, JAEA Takasaki Annual Report 2013, P. 78, 2015/03

これまでに、バイスタンダー効果で誘発される細胞死や染色体変異における照射イオン種依存性の解析を進めてきた。2015年度の研究では、バイスタンダー効果による${it HPRT}$遺伝子の変異誘発におけるイオン種依存性を、ヒト正常線維芽細胞を用いて解析した。コンフルエントに培養した細胞試料に対し、16$$times$$16マトリックス照射法で、異なる核種(炭素,ネオン,アルゴン)のマイクロビーム照射を行った。${it HPRT}$遺伝子の変異誘発頻度は、6-チオグアニン耐性コロニーの頻度で測定した。炭素イオンマイクロビーム照射した試料では、非照射試料およびギャップジャンクション経由の細胞間情報伝達に特異的な阻害剤で処理した試料と較べ、変異頻度が6倍高くなった。一方、ネオン及びアルゴンマイクロビームで照射した試料では、このような変異頻度の上昇が認められなかった。この結果は、ギャップジャンクションを介したバイスタンダー効果による突然変異誘発において、イオン種依存性が存在すること意味する。

論文

Analysis of bystander effect induced by cell membrane response in glioma cells

和田 成一*; 安藤 達彦*; 渡辺 彩*; 柿崎 竹彦*; 夏堀 雅宏*; 舟山 知夫; 坂下 哲哉; 横田 裕一郎; 小林 泰彦

JAEA-Review 2014-050, JAEA Takasaki Annual Report 2013, P. 79, 2015/03

これまでのマイクロビームを用いた細胞の局部照射実験でバイスタンダー効果の誘導には細胞核の損傷応答だけでなく細胞膜応答も重要であり、細胞膜応答分子であるスフィンゴミエリナーゼがその応答に関与することが明らかになってきた。しかし、スフィンゴミエリナーゼがどのようにして細胞間情報伝達に関与しているかはまだ明らかになっていない。そこで本研究では、照射後に細胞外に分泌されるスフィンゴミエリナーゼが、細胞から放出され、細胞間情報伝達に関与する膜小胞であるエクソソーム内に含有されているかを解析した。照射したグリオーマ細胞をから細胞外に放出されたエクソソーム中にスフィンゴミエリナーゼが含まれるか解析するため、培養上清からExo Quickによるエクソソームの精製を行い、抗スフィンゴミエリナーゼ抗体を用いたウエスタンブロットを行った。その結果、照射によって細胞外に分泌されたスフィンゴミエリナーゼは主にエクソソームの形態で細胞外に分泌されることが明らかになった。この結果からバイスタンダー効果においてスフィンゴミエリナーゼ自身がバイスタンダー因子としてシグナル伝達に関与することが示唆された。

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

Radiation-quality-dependent bystander effects induced by the microbeams with different radiation sources

鈴木 雅雄*; Autsavapromporn, N.*; 宇佐美 徳子*; 舟山 知夫; Plante, I.*; 横田 裕一郎; 武藤 泰子*; 鈴木 芳代; 池田 裕子; 服部 佑哉; et al.

Journal of Radiation Research, 55(Suppl_1), P. i54, 2014/03

It is essentially important for evaluating risk such a low-dose-rate exposure as the accident of Fukushima Daiichi Nuclear Power Plants to examine bystander effects induced by low-LET electromagnetic radiations, such as X or $$gamma$$ rays. We have been studying the cellular responses in normal human fibroblasts by targeted cell nucleus irradiations with monochromatic X-ray microbeams (5.35 keV) produced by Photon Factory in High Energy Accelerator Research Organization. The results indicated that the bystander effect in cell- killing effect was observed in the targeted cell nucleus irradiation, not in the random irradiation containing both cell nucleus and cytoplasm by Poisson distribution. The results suggest that energy deposition in cytoplasm is an important role of inducing bystander effects in case of low-LET radiations. We have also been investigating high-LET-radiation induced bystander effects using the heavy-ion microbeams at Takasaki Ion Accelerators for Advanced Radiation Application in Japan Atomic Energy Agency. Only 0.04% of the total numbers of normal human fibroblasts were irradiated with C-ion (220 MeV), Ne-ion (260 MeV) and Ar-ion (460 MeV) microbeams collimated at 20 micro meter in diameter. Cell-killing effect and gene mutation at HPRT locus in the cells irradiated with C ions were higher beyond our expectations and returned the estimated values that only 0.04% of the total cells were irradiated when using the specific inhibitor of gap junctions. On the other hand, no induced biological effects were observed in Ne and Ar ions whether the inhibitor was applied or not. The result suggested that the C-ion microbeam was capable of inducing bystander cellular effects via gap junction mediated cell-cell communication. There is clear evidence that bystander cellular effects are dependent on radiation quality.

論文

原研・高崎研の重イオンマイクロビームの現状

小林 泰彦; 舟山 知夫; 和田 成一; 坂下 哲哉; 柿崎 竹彦; 浜田 信行*; 横田 裕一郎; 古澤 佳也*

KEK Proceedings 2005-5, p.6 - 8, 2005/10

環境ラドン被曝や銀河宇宙線など極低フルエンス率の高LET重イオン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・高崎研では、個別の培養細胞に照準して正確な個数の重イオンを照射し、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を更新し、従来は$$pm$$10$$mu$$m以上の誤差があった試料移動の位置再現精度が$$pm$$1$$mu$$mに向上した。これによって、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の結果についても報告する。

論文

Microbeams of heavy charged particles

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$$^{circ}$$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。

口頭

Bystander cell-killing effect mediated by nitric oxide in normal human fibroblasts depends in part on irradiation dose but not on radiation quality

横田 裕一郎; 舟山 知夫; 池田 裕子; 小林 泰彦

no journal, , 

バイスタンダー効果の全容を明らかにすることは低線量放射線の効果を理解するために重要である。そこで本研究では、ヒト正常繊維芽細胞に炭素イオンあるいは$$gamma$$線を照射し、照射細胞と非照射細胞を多孔性メンブレンの上下で共培養した。その結果、線量の増加とともに非照射バイスタンダー細胞の生存率は80%前後まで減少した。加えて、同一線量の炭素イオンあるいは$$gamma$$線を照射した時、バイスタンダー細胞の生存率低下の程度は変わらなかった。これらの結果は、バイスタンダー効果が線量に部分的に依存するが、線質には依存しないことを示す。一酸化窒素の特異的消去剤の使用はバイスタンダー細胞の生存率の低下を抑制した。また、バイスタンダー細胞の生存率と培養液中の亜硝酸イオン濃度には負の相関関係があり、一酸化窒素の放出がバイスタンダー効果の重要な因子であることを示唆した。

口頭

数理モデルを用いた放射線照射後の細胞生存率に対する細胞間シグナル伝達の影響解析

服部 佑哉; 横谷 明徳; 渡辺 立子

no journal, , 

低線量放射線が全体に照射された細胞集団では、放射線が当たっていない細胞(非照射細胞)が存在し、細胞間シグナル伝達により、照射細胞から非照射細胞へと放射線の影響は伝達する。低線量の放射線による生物影響の評価やリスクを考える上で、個々の細胞間の照射影響伝達が組織や細胞集団に与える影響を調べることは重要である。本研究では、個々の細胞応答と細胞間シグナル伝達を考慮した細胞集団の放射線応答モデルを用いて、細胞集団内の生存細胞に対する細胞間シグナル伝達の作用を調べる。本研究で用いる放射線応答モデルは、細胞集団を2次元平面の格子の集団で表現し、1格子を1細胞とする。放射線のヒット数は、線量と線量率を基に$$R$$で与える。細胞間シグナルの格子内濃度は、培養液経由シグナルの濃度$$M$$、ギャップ結合経由シグナルの濃度$$G$$とし、格子間の伝達を拡散方程式に基づいて計算する。$$R$$, $$M$$, $$G$$が個々の細胞に与えるダメージは、修復能力を持った細胞ダメージ量$$Z$$として定義する。個々の細胞の細胞周期は、周期的な進行(G1, S, G2, M期)が細胞ダメージ量$$Z$$の大きさに応じて一時停止する仮想時計として表現する。細胞周期が1周すると、周辺の格子に細胞を生成し、格子内の$$Z$$が修復可能な量である閾値$$H$$を超えた時、その格子の細胞の状態を細胞死とする。発表では、細胞間シグナル伝達がある条件とない条件の計算結果を基に、細胞間シグナル伝達による生存率への影響の推定結果を報告する。

口頭

ヒト肺由来の異細胞種間バイスタンダー効果における線量応答の解析

池田 裕子; 横田 裕一郎; 舟山 知夫; 金井 達明*; 中野 隆史*; 小林 泰彦

no journal, , 

本研究では、ヒト胎児肺由来の正常線維芽細胞株WI-38と、ヒト肺がん細胞H1299/wt${it p53}$を用いた。炭素線ブロードビーム照射(LET=108keV/$$mu$$m)した細胞と非照射細胞を非接触で共培養した後、コロニー形成実験を行い、非照射細胞の生存率を測定した。炭素線0.13Gy照射したWI-38と非照射H1299/wt${it p53}$を共培養すると、非照射がん細胞の相対的な生存率が、共培養開始から6時間および24時間後に約15%$$sim$$20%増加した。0.5Gy照射したWI-38を用いた場合では、非照射がん細胞の相対的な生存率が約10%$$sim$$15%低下することが分かった。また、Carboxy-PTIOを添加した培養液を用いた場合には、共培養開始から6時間および24時間後に、0.5Gy照射群において、非照射がん細胞の相対的な生存率が増加傾向を示した。この結果から、異細胞種間バイスタンダー効果では非照射細胞の生存率低下に、一酸化窒素ラジカルの媒介が関与する可能性が高いが、その一方で相対的な生存率を増加させるシグナルの関与も示唆された。

口頭

X線マイクロビーム照射・未照射細胞の細胞分裂のライブセルイメージング

神長 輝一; 嘉成 由紀子; 坂本 由佳; 成田 あゆみ; 宇佐美 徳子*; 小林 克己*; 野口 実穂; 横谷 明徳

no journal, , 

放射線の曝露を受けていない細胞(バイスタンダー細胞)が放射線の曝露を受けた細胞からのシグナルを受けることで何らかの影響が発現する現象はバイスタンダー効果と呼ばれ、特に非照射細胞が細胞集団中で多数を占める低線量放射線照射下における影響を考える上で重要なカギとなる。これまでにバイスタンダー細胞に、微小核形成やアポトーシスなどが現れることが知られている。本研究では、バイスタンダー効果が細胞周期に与える影響を明らかにすることを目的とした。コロニー内の任意の細胞に放射光X線マイクロビームを照射した後、全自動タイムラプスイメージングを行える実験系を確立し、細胞分裂を経た細胞にも細胞周期に変異があるかどうかを調べた。その結果、バイスタンダー細胞にも明らかに細胞分裂周期の変異が観測された。非照射細胞が照射細胞からの何らかのシグナルを受け取ることで、自らの細胞周期を制御するための反応経路があることが推定される。

口頭

スフェロイドに対するX線マイクロビームを用いたバイスタンダー効果の研究

坂本 由佳; 横谷 明徳

no journal, , 

低線量影響を解明する上で、バイスタンダー効果は重要な要素である。しかしこれまでの研究では、生体内の環境とは大きく異なる培養ディッシュ上の細胞を試料に用いていた。そのため3次元状態に積層した生体中の細胞間とは、情報伝達のメカニズムとなる可能性がある。本研究では、3次元培養細胞中の細胞間におけるバイスタンダー効果の検証を目標とした。用いた細胞はHeLa細胞であり、低付着性のマルチプレートで培養を行うことでス3次元に細胞が凝集するフェロイド状の細胞塊を作製した。このスフェロイドに対して20$$times$$20$$mu$$mビームサイズのX線マイクロビームをスフェロイド中の特定部位に照射することに成功した。しかし照射後の継時観察中の微妙な温度変化に伴う培地の対流により、スフェロイドが移動してしまう問題点があることがわり、今後の課題として残された。

口頭

ヒト正常線維芽細胞において一酸化窒素ラジカルが媒介するバイスタンダー細胞致死効果は線質に依存しない

横田 裕一郎; 舟山 知夫; 池田 裕子; 坂下 哲哉; 鈴木 芳代; 小林 泰彦

no journal, , 

本研究では、放射線の効果が非照射細胞にも伝わるバイスタンダー効果を解析する。ヒト正常線維芽細胞に炭素イオン(LETは108keV/$$mu$$m)又は$$^{60}$$Co$$gamma$$線(0.2keV/$$mu$$m)を照射し、照射細胞と培養液を共有して培養したバイスタンダー細胞の生存率を調べた。また、一酸化窒素(NO)ラジカル消去剤c-PTIOを培養液に加えた。さらに、NOラジカルの酸化物である亜硝酸イオンが培養液中に含まれる濃度を測定した。その結果、バイスタンダー細胞の生存率は、炭素イオン又は$$gamma$$線の線量が増加すると低下し、0.5Gy以上では80%前後で一定となる類似した線量応答を示した。また、c-PTIO存在下ではバイスタンダー細胞の生存率は低下しなかった。さらに、培養液中の亜硝酸イオン濃度は、線量とともに増加し、0.5Gy以上では0.1$$mu$$M以下で一定となる類似した線量応答を示した。以上より、NOラジカルが媒介するバイスタンダー細胞致死効果は線質に依存しないことが明らかになった。その原因として、細胞内でのNOラジカル産生の放射線応答には線質依存性が無いことが考えられた。

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