| Project/Area Number |
20K20636
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Challenging Research (Pioneering)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Medium-sized Section 63:Environmental analyses and evaluation and related fields
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| Research Institution | National Institutes for Quantum Science and Technology |
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Principal Investigator |
小西 輝昭 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 放射線医学研究所 放射線規制科学研究部, 上席研究員 (70443067)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
大澤 大輔 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 量子医科学研究所 物理工学部, 主任技術員 (90324681)
劉 翠華 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 量子医科学研究所 重粒子線治療研究部, 主任研究員 (00512427)
及川 将一 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 量子医科学研究所 物理工学部, 室長 (10391301)
小林 亜利紗 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 量子医科学研究所 物理工学部, 主任研究員 (30773931)
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| Project Period (FY) |
2020-07-30 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥25,610,000 (Direct Cost: ¥19,700,000、Indirect Cost: ¥5,910,000)
Fiscal Year 2023: ¥6,760,000 (Direct Cost: ¥5,200,000、Indirect Cost: ¥1,560,000)
Fiscal Year 2022: ¥6,110,000 (Direct Cost: ¥4,700,000、Indirect Cost: ¥1,410,000)
Fiscal Year 2021: ¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000)
Fiscal Year 2020: ¥8,190,000 (Direct Cost: ¥6,300,000、Indirect Cost: ¥1,890,000)
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| Keywords | クロモスリプシス / 細胞がん化 / 染色体粉砕 / マイクロビーム / 微小核形成 / 線量集中制 / 線量付与 / m-FISH / 陽子線 / 染色体構造 / マルチカラーFISH / 染色体異常 / プロトン / 細胞核 / 細胞質 / DNA二本鎖切断修復 / DNA損傷 |
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| Outline of Research at the Start |
本研究課題は、マイクロビーム照射技術を活用し、細胞がん化プロセスの一つである染色体粉砕と再編成過程（クロモスリプシス）に対する細胞質損傷を起因とする防御的な細胞応答の寄与を明らかにする。陽子線マイクロビーム細胞照射装置を用いて、細胞核のみ、細胞質のみ、あるいは、細胞核と細胞質の両方への三通りの照準照射実験を実施し、異なる標的部位に対する細胞応答を独立して評価する。具体的には、ライブセル観察によるDNA二本鎖切断修復・経時的変化解析、生存率曲線による細胞致死効果の評価、微小核形成率による損傷誘発解析、そして、マルチカラーFISH法を用いたクロモスリプシスの検出・染色体構造解析を行う。
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| Outline of Annual Research Achievements |
細胞がん化プロセスの一つであるクロモスリプシスの発生機序は染色体における同時多発的な破砕および、その後の異常なDNA修復経路機構によると考えられて いる。本課題は、マイクロビームSPICEによる細胞核・細胞質への撃ち分け照射技術を活用し、クロモスリプシスに対する細胞質損傷を起因とする防御的な細胞 応答の寄与を明らかにすることを目的とした。今年度は、細胞核のみ（N照射）、細胞質のみ（C照射）、細胞核＋細胞質（（N＋C）照射）のマイクロビーム照射 を行い、細胞内防御応答の解析、微小核（MN）形成率の取得、生存細胞のクローンの取得、m-FISH法による染色体構造解析を実施した。
MN形成率の測定において、N照射条件に加えて、C照射、（N＋C）照射について、データの再現性を確認するため、継続してデータを取得した。N照射と（N＋C）照射（Cに陽子線1000個）へのMN形成率を比較した。細胞核への照射粒子数を10、20、30、40、100、200、300、500、1000、2000の広範囲で取得した。その結果、N照射では照射粒子数100個程度で最大を示したのに対して、N+C照射では、照射粒子数300個程度で最大を示した。また、細胞核への照射粒子数が100以下の時のMN形成率は、（N＋C）照射よりN照射の方が高い値を示した。これら結果からは、細胞質照射がMN形成に対して防御的に働いたことを示唆している。一方で、細胞核への照射粒子数が300以上でのＭＮ形成率はＮ照射より（N＋C）照射の方が有意に高い値を示した。おそらく、これは、Ｎ照射にくらべて、（N＋C）照射の方が細胞周期が促進された結果、細胞の二核化率が多く生じたためＭＮが形成されたと考えられる。つまり、細胞質照射は、DNA修復の促進だけでなく細胞周期についても促進すると考えられた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
R5年度の初めまで装置の修理に時間を要した。その後は修理が完了し順調に照射実験を実施することができたが、若干の遅れが生じている。
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| Strategy for Future Research Activity |
本課題で得られたデータの総括を行い、国際会議（ICNMTA2024）にて発表するとともに、原著論文として国際紙への投稿の準備を迅速に進める。クロモスリプシス構造を有するクローンの取得と解析が完了していない。継続して実施する。また、今後も、放射線誘発細胞がん化と細胞質損傷を起因とする防御細胞応答機構の関連性について、解析を進める。
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