| Project/Area Number |
22K04987
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 31010:Nuclear engineering-related
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
真鍋 勇一郎 大阪大学, 大学院工学研究科, 助教 (50533668)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
和田 隆宏 関西大学, システム理工学部, 教授 (30202419)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
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| Keywords | 放射線誘発がん / 放射線誘発突然変異 / 2重鎖切断 / 線量率 / 数理モデル / 突然変異 / DNA2重鎖切断 / 放射線 / 定量評価 |
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| Outline of Research at the Start |
ヒトの放射線影響を定量的に評価するために、DNA損傷から個体影響までの機序を階層的に記述する数理モデルを構築する。放射線が生体に与える影響は、DNAレベルから個体レベルまで、様々な放射線誘発事象に対して膨大なデータが蓄積されているが、照射放射線の種類、放射線照射の対象、放射線量、線量率などが体系的ではないため、ヒトのリスク評価につなげることは困難である。本研究は、異なる条件のデータから共通する機序を見出し、現象を数式として抽象化することで、放射線健康影響の機序に基づいた数理モデルを構築し、ヒトのリスクの定量的評価を可能にする。
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| Outline of Annual Research Achievements |
【階層1】遺伝子 (遺伝子変異)：DNA損傷の中でも深刻な損傷と考えられているDNAの1重鎖切断(SSB)、2重鎖切断（DSB）に注目し、放射線および自然発生のSSB、DSBの掲示変化を記述する基礎的な微分方程式を構築し、国際会議で発表した。成果は査読付き論文として発表予定である。今後定量的な解析および改良を進める。
【階層2】染色体 (染色体異常)：過去の文献を読み、知見を得た。今後定式化を進める。
【階層3】細胞 (細胞のがん化および悪性腫瘍形成)：標的理論を微分方程式に書き下した微分方程式群を参考に、細胞に時間経過とともに変異が蓄積する過程を微分方程式により数理モデル化した。この数理モデルにおいて、Armitage-Doll モデルは生体内のがん化しうる全ての細胞の数に対して発生しているがん細胞の数が十分に小さい場合の近似として表現されことを示した。また、放射線誘発突然変異を記述するもぐらたたき理論を拡張し、発生する腫瘍の個数を記述する基礎的な微分方程式を構築し、国内学会で発表した。今後定量的な解析および改良を進める。
【階層4】個体 (寿命短縮)):(i) がんの発生、(ii) 時間の経過に伴うがんの進行、および (iii) がんによる死亡の3つの要素を組み込んだ数学モデルを構築し、環境科学研究所（IES）で行われたマウスの実験から得られたがんの罹患率データと累積死亡率データを分析し、がんの経時的な進行を評価した。その結果、放射線(20 mGy/day)を400日照射したことにより非照射軍より、寿命が短縮した（中央値104日）要因として、がんの早期発症（中央値68日）とがんの進行期間の短縮（中央値48日）の2つがあることを定量的に明らかにし、成果を論文として出版した。またがんの種類ごとに解析を行い、論文誌に投稿した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
染色体異常の定量モデルを構築することができていない。今後検討を進める。
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| Strategy for Future Research Activity |
博士後期課程学生が共同研究機関に就職したので、一層緊密に連絡し、議論を一層加速させる。また近年発展が著しい生成AI等を数値計算のプログラムの作成、文献検索、論文の推敲に活用して進める。
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