細胞特異的分布を考慮した内部被ばく核種の新たな骨移行評価法の確立
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21H04947
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Medium-sized Section 64:Environmental conservation measure and related fields
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| Research Institution | National Institutes for Quantum Science and Technology |
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Principal Investigator |
武田 志乃 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, シニアスタッフ (00272203)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
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, グループリーダー (70443067)
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)
楠本 多聞 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 計測・線量評価部, 主任研究員 (90825499)
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| Project Period (FY) |
2021-04-05 – 2026-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2024)
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| Budget Amount *help |
¥41,470,000 (Direct Cost: ¥31,900,000、Indirect Cost: ¥9,570,000)
Fiscal Year 2024: ¥7,410,000 (Direct Cost: ¥5,700,000、Indirect Cost: ¥1,710,000)
Fiscal Year 2023: ¥7,150,000 (Direct Cost: ¥5,500,000、Indirect Cost: ¥1,650,000)
Fiscal Year 2022: ¥11,830,000 (Direct Cost: ¥9,100,000、Indirect Cost: ¥2,730,000)
Fiscal Year 2021: ¥7,930,000 (Direct Cost: ¥6,100,000、Indirect Cost: ¥1,830,000)
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| Keywords | ウラン / 内部被ばく / 骨 / マイクロCT / 放射光 / 量子ビーム / 化学状態分析 / 局所線量 / 分布 |
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| Outline of Research at the Start |
骨は内部被ばく核種の分配が多く長期残存する器官と見積もられており、骨からの核種代謝情報は内部被ばく線量・リスク評価に重要である。現行の核種骨移行評価はシミュレーションが主体であるが、血流から骨髄、さらには骨芽細胞・破骨細胞が多彩に連携・相互作用して織りなす骨形成・石灰化・リモデリングプロセスにおける核種の動態を解析するミクロンレベルでの新たな取り組みが必要である。本研究では、ストロンチウム、ウランを投与したラットモデルを用い、骨髄細胞画分の核種動態解析や影響解析と放射光ビームを用いた2次元的分布・化学形・局所線量解析、3次元計測を組み合わせ、新たな骨への核種移行評価法の確立に取り組む。
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| Outline of Annual Research Achievements |
骨は内部被ばく線量・リスク評価の重要器官である。現行の内部被ばく核種の骨移行評価はカルシウムの体内動態モデルを基盤としたシミュレーションが主体であり、ウランにおいては体内動態や生体内での化学的性質が著しく異なるにもかかわらず、ストロンチウム、ラジウム等のアルカリ土類金属と同じモデル計算で評価されている。数少ない動物実験による定量データも骨基質と骨髄を区別して評価していない。本来、内部被ばく核種の骨移行を評価するためには、血流から骨髄、さらには骨芽細胞・破骨細胞が多彩に連携・相互作用して織りなす骨形成・石灰化・リモデリングプロセスにおける核種の動態を解析するミクロンレベルでの新たな取り組みが必要である。本研究では、ウラン等の内部被ばく核種を投与したラットモデルを用い、骨髄細胞画分の核種動態解析や影響解析と量子ビームを用いた2次元的分布分析・化学形解析、局所線量解析、3次元計測を組み合わせ、新たな骨への核種移行評価法の確立に取り組む。
令和4年度はウランばく露後初期のラット大腿骨のSR-XRF（放射光蛍光X線分析）やマイクロPIXE（荷電粒子励起X線）分析を中心に行った。骨試料のビーム分析における局所定量化のための薄切分析標準について、引き続き適正評価を行った。大腿骨に対する3次元計測についても放射光マイクロ吸収コントラストCTによる大腿骨3次元計測は、実試料測定から得られたデータを元に解析を進め、定量化に影響する不確かさ因子について評価した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本研究では軟組織と硬組織が複雑に入り組む構造を有する骨組織に対して、ミクロンレベルの新たな核種移行評価法の確立を目指す。内部被ばく核種のばく露動物モデルの大腿骨を対象とし、1）骨髄画分の核種動態・影響解析、2）大腿骨組織の薄切試料に対する元素分布・化学形・組織病理解析、3）局所線量解析、4）3次元計測により、総合的に骨組織への核種移行を評価する。令和4年度は1）、2）、4）については実試料の解析に着手し、データを構築した。3）については引き続き、試料作製手法の改良を行った。
1）骨髄画分の核種動態・影響解析：ウラン投与ラット大腿骨の骨髄画分についてのICP-MSによるバルク濃度測定を進め、経時変化についてのデータを構築した。
2）大腿骨組織の薄切試料に対する元素分布・化学形・組織病理解析：これまでの確立した試料作製手法および測定条件に従い、ウランばく露後初期のラット大腿骨試料に対するSR-XRF、およびマイクロPIXE測定を行った。ウランの骨組織への移行を確認した。ウラン局在部に対するXAFS測定を試行した。また局所定量化のため、骨組織試料用の薄切分析標準の作製とその適正評価を引き続き行った。
3）局所線量解析：CR-39によるα線飛跡解析のための骨組織測定試料の作製条件を引き続き検討した。いくつかの粘着性支持体を検討し、骨の微細構造および骨髄状態の観察が可能である、川本フィルムが薄切試料支持体として適用可能であることを確認した。
4）3次元計測：ウラン投与ラット大腿骨の放射光マイクロ吸収コントラストCT法による測定を行い、画像再構成等の解析を行った。実試料およびウラン溶液、ヒドロキシアパタイトを利用した模擬骨試料の測定から得られたデータを元に解析を進め、定量化に影響する不確かさ因子について評価した。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和5年度はウランばく露モデルの経時的データの構築を中心に行う。
1）骨髄画分の核種動態・影響解析： ICP-MSによるバルク濃度の測定を進め、用量依存・経時的データを構築する。骨髄画分に対するウラン測定の条件検討を行う。骨髄細胞のDNAダメージ評価のための条件検討を引き続き行う。
2）大腿骨組織の薄切試料に対する元素分布・化学形・組織病理解析：これまでの大腿骨薄切試料に対するSR-XRFの試行分析では、1ミクロンビームを利用しての微細イメージングであったため限られた領域の情報しか得られなかった。そこで今年度は、やや大きめのビーム（50-100ミクロン）を用いて骨組織全体のイメージングにより、ウランの骨移行部位の特定を行う。また骨のXAFS用分析標準を検討し、骨ウラン局在部の化学形情報を構築する。引き続き、骨組織試料用の薄切分析標準を改良し、定量化についての適正評価を行う。
3）局所線量解析：大腿骨薄切試料に対する解析を進める。薄切試料をCR-39に付着させ、一定時間感光後、α線飛跡を解析する。自家蛍光等のバイオイメージングを活用して、骨組織像とα線飛跡とを精密に対応させる。
4）3次元計測：マイクロCT画像の解析を進めるとともに、マイクロ吸収コントラストCT法によるウラン検出評価を引き続き進める。骨微細構造画像を解析し、ウランばく露による形態変化を調べる。
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Report
(3 results)
Research Products
(6 results)
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[Presentation] Distribution of uranium in bone tissues by quantum beam-based elemental analyses with microbeam2022
Author(s)
S. Homma-Taked, K. Ayama, Y. Kato, H. Yakumaru, D. Ohsawa, R. Sato, C. Numako, A. Uehara, I. Tanaka, M. Oikawa, O. Sekizawa, K. Nitta, H. Ishihara
Organizer
8th International Symposium on Metallomics
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Int'l Joint Research
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