Analysis of in vivo kinics of radioactive substances based on teeth and estimation of exposure history

• Project/Area Number: 22K10284
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 57080:Social dentistry-related
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 清水 良央 東北大学, 医学系研究科, 大学院非常勤講師 (30302152)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 三浦 富智 弘前大学, 被ばく医療総合研究所, 教授 (20261456) ; 高橋 温 東北大学, 大学病院, 准教授 (50333828) ; 山城 秀昭 新潟大学, 自然科学系, 教授 (60612710) ; 篠田 壽 東北大学, 歯学研究科, 名誉教授 (80014025)
• Project Period (FY): 2022-04-01 – 2025-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2023)
• Budget Amount: ¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000); Fiscal Year 2024: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000); Fiscal Year 2023: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000); Fiscal Year 2022: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
• Keywords: 放射性物質 / 臓器蓄積 / 生物学的半減期 / 生体内動態 / 外部被ばく / 歯

Outline of Research at the Start

福島原発事故後から10年以上が経過し長期経過の影響に視点が移りつつあるが、その間、除染などの環境変化や個体の棲息域移動など、一定の環境でない個体も存在することから、可能な限り正確な環境変化を含めた新しい被ばく歴の推定方法の確立が必要となる。そこで本研究では取り込まれた放射性物質が生涯にわたり保存される歯を用いて、環境変化を推定できる方法を探ることを目的としている。

Outline of Annual Research Achievements

歯の組織の一部は改造がないため、取り込まれた放射性物質は生涯残ることがわかっている。一方で他のすべての臓器は改造、代謝、循環によって放射性物質量は変動する。特に放射性フリー環境下に移動すると主に尿からと思われるが、臓器に取り込まれた放射性物質は排出され減少する。福島高線量地域に棲息するアカネズミを用いた放射性物質の全身臓器の蓄積と放射線フリー環境に移動後の放射線量の減少パターンを把握し、その減少を測定して環境変化の履歴を推察する方法の確立に取り組んできた。これまでに高線量下に生息するアカネズミおよび放射線フリー環境下で飼育したアカネズミの様々な臓器を採取して、イメージングプレートでの放射性物質の定量評価を行ってきた。歯を除いた骨や主要臓器では、放射線フリー環境下で、30日までに徐々に減少することがあきらかになった。現在、算出方法について再検証を行って、より正確な放射線量を推定できる方法を確立している。概ね臓器データは揃っているため、ごく一部の臓器での不足についての追加を行いたいと考えている。一方でアカネズミの歯を基準として環境変化を推察することを試みようとしているため、歯と環境放射線環境の関連について精査が必要であると考え、歯の主成分であるハイドロキシアパタイトの放射線誘起炭酸ラジカルについて、電子スピン共鳴（ESR）法による検討を行っている。これまで行ってきたイメージングプレートでの検討は内部被ばく、つまり食事などで取り込まれた放射性物質を対象としているが、内部被ばくだけでなく環境放射線による被ばく量である外部被ばくの定量化により、棲息環境についてより正確に把握して環境との関連を把握できるようにしたいと考えている。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

イメージングプレートでの臓器内放射性物質の定量化はこれまで採取したサンプルについては終了している。相対的な評価として各種臓器の生物学的半減期については、特徴があきらかになりつつある。しかし絶対数を把握するため、定量方法および線量の算出方法について一部問題点がみつかり再検証を行って確認をしている。算出方法にて対応は可能であると思われるが、場合によっては使用したサンプルを用いて再測定を行う必要があると考えている。また臓器の一部についてはN数が不足しており、追加による検討を行うことを考えている。

Strategy for Future Research Activity

イメージングプレートでの計測方法について検量線を作成しなおして、絶対値についてより正確なデータとなるようにする。また一部数の不足している臓器については追加で採取し、統計処理が可能な最低数を確保する。最終年度であるため、補正後は、臓器分類を行い、それぞれの半減期の特徴を捉え、臓器機能や循環との関係を検討し、特徴をつかむ。さらに基準となる歯の取り込み量と比較してその相対値をとり、臓器ごとの特性を検討する予定である。
現在行っている各臓器の組織標本から病的所見の有無を確認すると同時にオートラジオグラフにて放射性物質の局在（銀粒子のドット）をとらえる。放射線フリー環境で飼育した個体の臓器では、放射性物質の減少量や減少部位の局在を追い、歯の放射性物質量（ドット数）との相関性を把握して、イメージングプレートで計測したデータがオートラジオグラフでどのように出現して、それが減少傾向と一致するかを確認する。

Research Products

• [Journal Article] Estimation of external dose for wild Japanese macaques captured in Fukushima prefecture: decomposition of electron spin resonance spectrum (2023)
  • Author(s): Yusuke Mitsuyasu, Toshitaka Oka, Atsushi Takahashi, Yasushi Kino, Kenichi Okutsu, Tsutomu Sekine, Takuma Yamashita, Yoshinaka Shimizu, Mirei Chiba, Toshihiko Suzuki, Ken Osaka, Keiichi Sasaki, Masatoshi Suzuki, Manabu Fukumoto, Hisashi Shinoda
  • Journal Title: Radiation Protection Dosimetry Volume: 199 Issue: 14 Pages: 1620-1625
  • DOI: 10.1093/rpd/ncad146
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] Progress in electron spin resonance dosimetry for wild animals after Fukushima Daiichi Nuclear Power Plant (2023)
  • Author(s): Yusuke Mitsuyasu, Toshitaka Oka, Atsushi Takahashi, Yasushi Kino, Tsutomu Sekine, Takuma Yamashita, Yoshinaka Shimizu, Mirei Chiba, Toshihiko Suzuki, Ken Osaka, Keiichi Sasaki, Masatoshi Suzuki, Manabu Fukumoto, Hisashi Shinoda
  • Organizer: Tohoku University's Chemistry Summer School 2023
• [Presentation] 放射線によってヒドロキシアパタイト中に誘起したラジカルの電子スピン共鳴法による分析 (2023)
  • Author(s): 山下琢磨、光安優典、小野健太、岩見聡音、岡壽崇、高橋温、木野康志、 関根勉、清水良央、千葉美麗、鈴木敏彦、小坂健、佐々木啓一、佐藤拓、 礒部理央、鈴木正敏、福本学、篠田壽
  • Organizer: 第8回福島原発事故による周辺生物への影響に関する勉強会
• [Presentation] 電子スピン共鳴による野生動物の歯を用いた線量測定法の進展と課題 (2023)
  • Author(s): 光安 優典、岡 壽崇、高橋 温、木野 康志、関根 勉、山下 琢磨、清水 良央、千葉 美麗、鈴木 敏彦、小坂 健、佐々木 啓一、鈴木 正敏、福本 学、篠田 壽
  • Organizer: 日本放射化学会第67回討論会
• [Presentation] 人工ヒドロキシアパタイト中に放射線により誘起した炭酸ラジカルの測定 (2023)
  • Author(s): 小野健太,光安優典,石川晴也,岩見聡音,尾田晃平,小菅楽,木野康志,山下琢磨,関根勉,石川諒椰,礒部理央,鈴木正敏,高橋温,小坂健, 佐々木啓一,清水良央,鈴木敏彦,千葉美麗,岡壽祟,奥津賢一,篠田壽,福本学
  • Organizer: 第24回「環境放射能」研究会
• [Presentation] ヒドロキシアパタイト中の放射線誘起炭酸ラジカルの電子スピン共鳴法による分析 (2023)
  • Author(s): 山下琢磨, 光安優典, 小野健太, 岩見聡音, 岡壽崇, 高橋温, 木野康志, 関根勉, 清水良央, 千葉美麗, 鈴木敏彦, 小坂健, 佐々木啓一, 佐藤拓, 礒部理央, 鈴木正敏, 福本学, 篠田壽
  • Organizer: 第25回「環境放射能」研究会