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Analysis of intercellular network of individual organisms using local paint microbeam irradiation

Research Project

Project/Area Number 21K12247
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 63020:Radiation influence-related
Research InstitutionNational Institutes for Quantum Science and Technology

Principal Investigator

舟山 知夫  国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 高崎量子応用研究所 量子バイオ基盤研究部, 上席研究員 (40354956)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 鈴木 芳代  国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 高崎量子応用研究所 崎量子応用研究所 量子バイオ基盤研究部, 上席研究員 (10507437)
Project Period (FY) 2021-04-01 – 2025-03-31
Project Status Granted (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Keywordsマイクロビーム / 生物照射技術 / 高LET / 重イオン / 線虫 / 細胞ネットワーク / 個体機能 / 放射線影響
Outline of Research at the Start

生体試料の一部を、細く絞った放射線で狙い照射するマイクロビーム照射技術は、放射線誘発バイスタンダー効果や、個体の局部照射効果を解明する研究に貢献してきた。このマイクロビーム照射技術を用いて、生物個体の細胞ネットワーク解析研究を実現することを目的に、精細なビームスポットを形成する集束式マイクロビーム装置で、個体の1細胞への高精度な「点」の照射や、任意な形状で個体の局部を均一線量で塗りつぶす「面」の照射を実現する照射技術を開発する。開発した技術を用いて、線虫個体の局部を照射し、細胞ネットワーク解明実験を行うことで、新たな科学的知見を突き止め、マイクロビームを用いた次世代の生命科学研究を創出する。

Outline of Annual Research Achievements

生物個体の局部的な放射線被曝に対する応答は、分子メッセージング機構で情報を伝達する細胞ネットワークを介して個体全体の様々な細胞に影響が波及するため、全身被曝の応答の解析で得られた知見からだけでは、その全貌を明らかにすることが難しい。個体における照射部位以外の領域への照射影響の波及であるアブスコーパル効果(個体内でのバイスタンダー効果)はその好例である。生体試料の一部を、 細く絞った放射線で狙い照射するマイクロビーム照射技術は、この個体の局部照射効果を解明する研究に極めて有効である。そこで、本研究では、精細なビームスポットを形成できる集束式マイクロビーム装置を用い、個体の1細胞への高精度な「点」と、任意な形状で個体の局部を均一線量で塗りつぶして照射する「面」の両方の照射を実現する照射技術を開発することを目的とする。
2023年度は、2022年度までの本課題で実施された研究を通じて実現した集束式重イオンマイクロビームを用いた生物個体局部への照射技術の概要を原著論文としてとりまとめ、オープンアクセス英文国際誌であるBiology誌に掲載し広く公開した。一方で、開発した技術を用いた生物個体の局部的な放射線被曝に対する応答の解析は、照射実験のビームタイムの確保が限定的だったため成果を得ることができなかった。そのため、研究期間を1年延長し、2024年度に生物個体の局部的な放射線被曝に対する応答の解析を継続すると同時に、未発表の当該技術の詳細について報文として取りまとめ公開することを予定する。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

2023年度までの研究で計画した個体の局部を均一線量で塗りつぶして照射する技術を開発し、当該技術の概要を報文として公開した。しかし、実施予定だった開発した技術を用いた生物個体の局部的な放射線被曝に対する応答の解析が、照射実験のビームタイムの確保が、加速器施設の年間運転時間短縮などの影響もあり、限定的だったため充分な成果を得ることができていない。

Strategy for Future Research Activity

研究期間を1年延長し、2024年度に生物個体の局部的な放射線被曝に対する応答の解析を継続すると同時に、未発表の技術詳細について報文として取りまとめ公開することで、研究で得られた成果の公開を最大化することを予定する。

Report

(3 results)
  • 2023 Research-status Report
  • 2022 Research-status Report
  • 2021 Research-status Report
  • Research Products

    (13 results)

All 2023 2022 2021

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 1 results,  Open Access: 2 results) Presentation (11 results) (of which Invited: 1 results)

  • [Journal Article] A Method to Locally Irradiate Specific Organ in Model Organisms Using a Focused Heavy-Ion Microbeam2023

    • Author(s)
      Funayama Tomoo、Suzuki Michiyo、Miyawaki Nobumasa、Kashiwagi Hirotsugu
    • Journal Title

      Biology

      Volume: 12 Issue: 12 Pages: 1524-1524

    • DOI

      10.3390/biology12121524

    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Precise localized irradiation of individual organisms using focused heavy ion microbeams2023

    • Author(s)
      Tomoo Funayama, Michiyo Suzuki
    • Journal Title

      QST Takasaki Annual Report 2021

      Volume: - Pages: 74-74

    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Open Access
  • [Presentation] Heavy-Ion Radiation Sensitivity of Canine Cultured Cell Lines2023

    • Author(s)
      Tomoo Funayama, Seiichi Wada, Ryoichi Hirayama, Michiyo Suzuki
    • Organizer
      日本放射線影響学会第66回大会
    • Related Report
      2023 Research-status Report
  • [Presentation] QST's quantum-applied biotechnology to improve the accuracy and efficiency of nematode experiments2023

    • Author(s)
      Michiyo Suzuki, Tomoo Funayama
    • Organizer
      日本放射線影響学会第66回大会
    • Related Report
      2023 Research-status Report
  • [Presentation] 集束式重イオンマイクロビームを用いたモデル生物個体局部塗りつぶし照射における照準領域指定技術2023

    • Author(s)
      舟山 知夫, 鈴木 芳代
    • Organizer
      QST高崎サイエンスフェスタ2023
    • Related Report
      2023 Research-status Report
  • [Presentation] Precise Localized Irradiation of Individual Organisms Using Focused Heavy-Ion Microbeams2022

    • Author(s)
      Tomoo Funayama, Michiyo Suzuki
    • Organizer
      日本放射線影響学会第65回大会
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] Analysis of Irradiated Area-Dependent Radiation Effects on Caenorhabditis elegans Using Heavy-Ion Microbeam2022

    • Author(s)
      Michiyo Suzuki, Tomoo Funayama
    • Organizer
      日本放射線影響学会第65回大会
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] 集束式重イオンマイクロビームを用いた生物個体の精密局部照射2022

    • Author(s)
      舟山 知夫, 鈴木 芳代
    • Organizer
      QST高崎サイエンスフェスタ2022
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] 集束式重イオンマイクロビームを用いた生体試料の高精度照射技術2021

    • Author(s)
      舟山知夫、鈴木芳代
    • Organizer
      日本放射線影響学会第64回大会
    • Related Report
      2021 Research-status Report
  • [Presentation] 線虫の中枢神経照射の影響2021

    • Author(s)
      鈴木芳代、曽智、山下浩生、辻敏夫、舟山知夫
    • Organizer
      日本放射線影響学会第64回大会
    • Related Report
      2021 Research-status Report
  • [Presentation] 線虫の高線量放射線に対する耐性とオートファジーの誘導2021

    • Author(s)
      山崎晃、鈴木芳代、舟山知夫、森脇隆仁、坂下哲哉、小林泰彦、秋山(張)秋梅
    • Organizer
      極限環境生物学会2021年度(第22回)年会
    • Related Report
      2021 Research-status Report
  • [Presentation] 線虫の運動に対する高線量放射線の影響と照射領域依存性2021

    • Author(s)
      山崎 晃、鈴木芳代、舟山知夫、森脇 隆仁、坂下哲哉、小林泰彦、秋山(張)秋梅
    • Organizer
      QST高崎サイエンスフェスタ2021
    • Related Report
      2021 Research-status Report
  • [Presentation] Irradiation of Biological Samples using Focused Microbeam at QST-Takasaki2021

    • Author(s)
      Tomoo Funayama, Michiyo Suzuki
    • Organizer
      日本マイクロビーム生物研究会シンポジウム
    • Related Report
      2021 Research-status Report
    • Invited

URL: 

Published: 2021-04-28   Modified: 2024-12-25  

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