2017 Fiscal Year Annual Research Report
低フルエンス粒子放射線の動物個体への影響と生体の適応に関する多面的解析
| Project Area | "LIVING IN SPACE" - Integral Understanding of life-regulation mechanism from "SPACE" |
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| Project/Area Number |
15H05944
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| Research Institution | National Institutes for Quantum and Radiological Science and Technology |
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Principal Investigator |
根井 充 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 放射線医学総合研究所 人材育成センター, センター長(定常) (10164659)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
鈴木 健之 国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構, 有人宇宙技術部門, 宇宙航空プロジェクト研究員 (20726442)
王 冰 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 放射線医学総合研究所 放射線影響研究部, チームリーダー(定常) (10300914)
勝部 孝則 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 放射線医学総合研究所 放射線影響研究部, 主任研究員(定常) (10311375)
藤森 亮 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 放射線医学総合研究所 放射線障害治療研究部, チームリーダー(定常) (50314183)
丸山 耕一 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 放射線医学総合研究所 福島再生支援本部, 主任研究員(定常) (70349033)
中島 徹夫 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 放射線医学総合研究所 放射線影響研究部, チームリーダー(定常) (80237271)
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| Project Period (FY) |
2015-06-29 – 2020-03-31
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| Keywords | 宇宙放射線 / ストレス / ゲノム損傷 / 感受性修飾 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、発がんと密接に関わるゲノム損傷に注目し、低線量X線もしくはγ線による生体影響と比較することによって、相対的に低フルエンス粒子放射線のリスクを明らかにすることを主な目的としている。平成28年度までに、マウス骨髄細胞においてX線では3Gy以上、粒子線（鉄イオン線）では0.3Gy以上の線量で小核頻度が有意に増加することを観察するとともに、脾細胞においてはX線、鉄イオン線ともに0.5 Gy以上で顕著に染色体異常が増加することを明らかにした。そして鉄イオン線による転座の頻度はX線に比べて1/5程度と顕著に低いことも明らかにした。またゲノム不安定性を生体で評価できるRaDRマウスを用い、鉄イオン線照射後の胸腺と骨髄では、ゲノム不安定性の指標であるDNA相同組換え率の有意な増加を観察した。更にニンニク油の硫黄含有主成分のジアリルジスルフィド（DADS）の生体内での放射線防護効果を確認するとともに、メダカを用いた実験において放射線照射後、低温下（15℃）で飼育することで致死率が著しく減少する現象を明らかにした。
平成29年度は更に解析を進め、脾細胞では二動原体（不安定型異常）の頻度は、Ｘ線、鉄イオン線ともに転座より低く、高線量域においては線量依存性を示さず、時間経過に伴い減少することを見出した。またRaDRマウスをγ線で分割照射(1.8Gy照射を4回)することにより、正常組織の一部にDNA相同組換え率の有意な増加が観察されることを見出した。更に、マウスにおける鉄イオン線照射一ヶ月後の炎症関連因子（TNFα）の増加が、予めDADSを投与することにより減少に転じたことから、DADSは粒子線による炎症の軽減効果をもつことを示唆した。一方、メダカの長期連続照射実験に向けて、PADLESを用いて中性子線源（252-Cf）を用いた照射系の線量評価を行った。
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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
「研究実績の概要」に記載した通り、マウスを用いた実験においては当初の計画通りゲノム損傷（すなわち骨髄細胞における小核生成と脾細胞における染色体異常の誘発）を指標としてX線および鉄イオン線に対する感受性を比較するためのデータが得られたことから、順調に進展していると考えられる。平成30年度以降、低フルエンス粒子放射線の相対的なリスクを明らかにするべく取りまとめを行う。また、RaDRマウスを用いたゲノム不安定性誘導の実験系においても、その有効性の見通しが得られ、低フルエンス粒子放射線のリスク評価に適用するべく実験を進めている。更にジアリルジスルフィド（DADS）の粒子放射線に対する生体レベルでの防護効果が示唆されたことを受け、今後は多様な評価系を用いてより知見が深められることが見込まれている。そして平成27年度に照射系構築の遅れが出たメダカの長期連続照射実験については、平成29年度までにほぼ遅れが挽回され、当初計画通りに低フルエンス率照射実験が遂行されている。以上の理由から、おおむね順調に進展していると考えられる。
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| Strategy for Future Research Activity |
マウスを用いた実験系においては、骨髄細胞の小核形成と脾細胞の染色体異常を指標に、ゲノム損傷誘導における鉄イオン線とX線の生物効果の比較を行い、前年度からの実験の継続と完成をめざす。また、長期宇宙滞在にともなう閉鎖的居住空間がもたらす心理的ストレスの修飾作用を探るため、骨髄細胞の小核形成と脾細胞の染色体異常を指標に、身体拘束ストレスによる低フルエンス粒子放射線のゲノム損傷誘導への修飾効果の有無を確認する。前年度までに、全206匹のマウス脾細胞染色体サンプルを取得し、FISH法による染色体異常の解析に着手し、117匹分の観察を終了している（1匹当たりM期細胞200個以上）。平成30年度は、残り89匹について引き続き染色体の観察を実施する。RaDRマウスを用いた実験については、鉄イオン線によるマウス骨髄、胸腺、脾臓、ならびに肝・膵・腎の実質臓器におけるゲノム不安定性の誘導を評価する。また、食物由来の因子、睡眠調節因子等において鉄イオン線などの高LET放射線の防護に有効な物質を探索し、近年放射線発がんの重要な標的として注目されている「ヒト幹細胞」での評価に適用していく。メダカを用いた実験系においては、これまでに構築した低フルエンス率中性子線連続照射系を用いて、引き続き遺伝子発現の変化を検証する。また、メダカ成魚での放射線適応応答を低温度の条件下で遺伝子発現解析する。
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| Remarks |
本webページの一部（http://living-in-space.jp/planning-study/A03-1/）に記載
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[Journal Article] Effects of chronic restraint-induced stress on radiation-induced chromosomal aberrations in mouse splenocytes.2017
Author(s)
T.Katsube, B.Wang, K.Tanaka, Y.Ninomiya, G.Vares, T.Kawagoshi, N.Shiomi, Y.Kubota, Q.Liu, A.Morita, T.Nakajima, M.Nenoi
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Journal Title
Mutation Research
Volume: 813
Pages: 18-26
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Low and High LET Ionizing Radiation-Induced Delayed Homologous Recombination Persists for Two Weeks Before Resolving.2017
Author(s)
C.P. Allen, H.Hirakawa, N.Izumi-Nakajima, S.Moore, J.Nie, N.Sharma, M.Sugiura, Y.Hoki, R.Araki, M.Abe, R.Okayasu, A.Fujimori and J.A.Nickoloff
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Journal Title
Radiation Research
Volume: 188
Pages: 82-93
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Presentation] Relative Effectiveness of Heavy Ion Irradiations from Accelerated Iron-56 Particles for Induction of Genotoxicity in the Hematopoietic System in Mice: Hematological Abnormality in the Peripheral Blood and Residual Damage in the Bone Marrow Erythrocytes (Part II).2017
Author(s)
B.Wang, K.Tanaka, T.Katsube, Y.Ninomiya, H.Hirakawa, C.Liu, K.Maruyama, G.Vares, T.Nakajima, A.Nagamatsu, A.Fujimori, M.Nenoi
Organizer
The 63rd Annual International Meeting, Radiation Research Society, Radiation Research Society
Int'l Joint Research
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[Presentation] FISH analysis of chromosomal aberrations in mouse splenocytes following total body irradiation with heavy ions (iron-56 ions) and X-rays.2017
Author(s)
T.Katsube, B.Wang, K.Tanaka, Y.Ninomiya, H.Hirakawa, C.Liu, K.Maruyama, G.Vares, T.Nakajima, A.Nagamatsu, A.Fujimori, M.Nenoi
Organizer
The 63rd Annual International Meeting, Radiation Research Society, Radiation Research Society
Int'l Joint Research
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[Presentation] 鉄イオン線とX線によるマウス脾細胞染色体異常誘導のFISH法による比較2017
Author(s)
勝部孝則, 王冰, 田中薫, 二宮康晴, 平川博一, 劉翠華, 丸山耕一, Guillaume Vares, 中島徹夫, 鈴木健之, 永松愛子, 藤森亮, 根井充
Organizer
日本放射線影響学会第60回大会
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[Presentation] Does total-body low dose irradiation induce Alzheimer’s disease-like pathogenesis in mice?2017
Author(s)
B.Wang, K.Tanaka, B.Ji, M.Ono, Y.Fang, Y.Ninomiya, K.Maruyama, N.Nakajima, N.Begum, M.Higuchi, A.Fujimori, Y.Uehara, T.Nakajima, T.Suhara, T.Ono, M.Nenoi
Organizer
National Institute for Radiological Protection, Chinese Center for Disease Control and Prevention
Int'l Joint Research / Invited
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[Presentation] A study on relative effectiveness of heavy ion irradiations from accelerated iron-56 particles for induction of chromosomal aberrations in mouse splenocytes2017
Author(s)
T.Katsube, B.Wang, K.Tanaka, Y.Ninomiya, H.Hirakawa, C.Liu, K.Maruyama, G.Vares, T.Nakajima, A.Nagamatsu, A.Fujimori, M.Nenoi
Organizer
Workshop of Radiation Medicine and Protection. Institute of Radiation Medicine, Chinese Academy of Medical Science
Int'l Joint Research / Invited
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