Cellular responses for targeted cytoplasmic irradiation with X-ray microbeams produced by synchrotron radiation
Project/Area Number |
21K12249
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Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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Allocation Type | Multi-year Fund |
Section | 一般 |
Review Section |
Basic Section 63020:Radiation influence-related
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Research Institution | National Institutes for Quantum Science and Technology |
Principal Investigator |
鈴木 雅雄 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, 専門業務員 (70281673)
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Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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Budget Amount *help |
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
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Keywords | 放射光X線 / X線マイクロビーム / 細胞質限定的照射 / 細胞核限定的照射 / 放射線適応応答 / バイスタンダー効果 / ギャップジャンクション / 細胞間情報伝達機構 / 放射光 |
Outline of Research at the Start |
高LET重イオンマイクロビームを用いた研究から、遺伝情報が存在しない細胞質のみに放射線を照射したときにも生物効果が誘導される報告があるが、メカニズムを含めた全容はほとんど判っていない。一方低LET放射線であるX線による研究は、X線マイクロビームを生物影響研究に供することの困難さから非常に限られている。本研究は、高エネルギー加速器研究機構放射光科学研究施設の強い強度のシンクロトロン放射光を線源としてX線をマイクロビーム化し、これまでに確立したヒト正常細胞の細胞質限定的照射法を駆使して細胞質のみにX線を照射した時の生物効果・細胞応答誘導の解明を実施する。
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Outline of Annual Research Achievements |
令和3年度の研究を継続して、特に【個別研究目的3】に記載したintercellularの細胞応答に起因するバイスタンダー効果を明らかにするために、以下の課題に焦点を当てた実験を実施した。 (1)蛍光染色しマイクロビーム照射システムで認識した全細胞のうち、ランダムに選択した10%の細胞質に予め10レントゲン(0.092Gy)を照射し、約3時間炭酸ガスインキュベーター内で保持して細胞応答発現を完了させた後細胞核に10レントゲン照射したときの致死効果をコロニー形成法による細胞増殖死として検出した。 (2)上記の実験で予めの細胞質照射からそれに引き続く細胞核照射までの時間にギャップジャンクション阻害剤を併用し、細胞間情報伝達機構がintercellularの細胞応答に及ぼす影響を明らかにするためのマイクロビーム照射法を検討し、最適な照射条件を抽出した。
得られた結果は、認識した100%の細胞質に予め10レントゲンを照射し、引き続き細胞核に10レントゲン照射したときの生存率は昨年度の報告を再現し98%となった。それに対してランダムに選択した10%の細胞質に予め10レントゲンを照射し、引き続き細胞核に10レントゲン照射したときの生存率は、95%となり100%細胞質照射のデータと有意な差が無かった。また、ギャップジャンクション阻害剤を併用した照射条件での予備実験結果は生存率が77%となり、100%細胞核のみの照射の場合とほぼ一致した。以上の結果から、intracellularに加えてintercellularの細胞応答によってもバイスタンダー効果が誘導され、その結果細胞核へのX線照射による細胞損傷を軽減する効果が誘導されること、その効果はギャップジャンクションを介した細胞間情報伝達機構によることが示唆される。令和5年度は、さらに照射実験を繰り返しデータの再現性を確認する予定である。
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Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
本申請研究を実施するために利用する所属機関以外の研究施設での共同利用研究として、すでに採択されている高エネルギー加速器機構放射光共同利用実験課題(課題番号:2021G539、課題名『細胞質へのX線照射がトリガーとなる放射線適応応答へのバイスタンダー効果の関与』、課題代表者:鈴木雅雄)によって放射光照射実験のマシンタイムは確保できている。しかし、新型コロナウイルス感染対策のための影響や電気代高騰による高エネ機構の加速器運転が一部短縮されたため、当初の予定よりも2回マシンタイム減となった。そのため、当初の研究計画から若干遅れが生じた。
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Strategy for Future Research Activity |
令和5年度もロシアによるウクライナ侵攻に終わりが見えないことから、エネルギー問題の根本的な解決は難しく、依然として電気代高騰を理由にした年間のマシンタイム削減のリスクは残る。しかし現段階では高エネ機構より正式な発表は無く、すでに5・6月に2回のマシンタイム配分を受けているため、その実験で最大限の成果を得られるようしっかりと準備し実験に集中する。幸い令和4年度にギャップジャンクション阻害剤を併用した照射実験実施のための条件出しに成功し、プレリミナリーではあるが照射実験を行うことが出来たため、今年度与えられた実験機会に注力して実験を実施する。
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Report
(2 results)
Research Products
(5 results)