2019 Fiscal Year Annual Research Report
多元的in situ解析技術によるウラン晩発影響の小児期特性の解明
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16H02971
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| Research Institution | National Institutes for Quantum and Radiological Science and Technology |
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Principal Investigator |
武田 志乃 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, グループリーダー(定常) (00272203)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
小平 聡 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 高度被ばく医療センター 計測・線量評価部, 研究統括(定常) (00434324)
小久保 年章 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, 上席研究員(定常) (10425663)
小西 輝昭 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 量子生命科学領域, グループリーダー(定常) (70443067)
臺野 和広 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, 研究統括(定常) (90543299)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 内部被ばく / ウラン / 幼若毒性 / 腎臓 / イメージング / 晩発影響 / マイクロビーム |
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| Outline of Annual Research Achievements |
福島原発事故で多くの放射性核種が飛散し、内部被ばく影響、特に小児期被ばくの晩発影響に高い社会的関心が向けられた。長期化する福島原発廃炉作業での有事に備え、関連核種の生体影響に関する科学的知見の整備が求められている。ウランはα線核種としての放射線毒性に加え重金属としての化学毒性も有し、幼齢期での腎毒性重症化や遅いウラン腎臓代謝が報告されているが、小児期影響のリスク評価の基礎となるデータは乏しい。本研究では、ビームサイエンス等のin situ解析技術を多元的に組み合わせたミクロンレベルの解析手法を確立し、放射線および化学毒性の両側面からウラン晩発影響の小児期特性を解明することを目指す。本研究の遂行により、内部被ばく核種のリスク評価に不足している被ばく時年齢の毒性修飾や晩発影響に関する科学的知見が得られることが期待できる。
具体的には、腎臓のS3近位尿細管に限局的に観察されるウランの不均一分布、すなわちミクロンレベルの微小領域に存在するウラン濃集部に起因する局所線量影響とそのウラン化学形状態変化に起因する酸化ストレス誘発に着目し、まず腎臓の薄切試料から1）α線飛跡による線量分布解析、2）ウラン局在・化学状態解析、3）組織病理および免疫組織学染色による酸化的損傷解析、4）マイクロダイセクション法による分子解析を行うin situ解析手法を確立する。ウランを投与した幼若および成熟ラットの腎臓について解析を行い、小児期晩発影響の特性を示す。平成31年度はこれまでに設定した解析条件を踏まえ、各in situ解析手法の組み合わせ法を検証した。α線飛跡解析については3次元解析の基礎検討を進めた。SR-XRFとPIXE、ならびに組織病理解析を組み合わせ、腎臓のウラン濃集部形成機序に資するウラン化学状態や共存元素情報を得た。
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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
本研究では腎臓の薄切試料から1）α線飛跡による線量分布解析、2）ウラン局在・化学状態解析、3）組織病理および免疫組織学染色による酸化的損傷解析、4）マイクロダイセクション法による分子解析の4つin situ解析手法の確立に取り組み、これによりウラン晩発影響の小児期特性の解明を目指す。平成31年度はこれまで検討した各in situ解析手法を用いてウランばく露ラットの腎臓実サンプルに適用し、以下の成果を得た。
1）α線飛跡による線量分布解析：線量分布評価の精緻化のため、3次元飛跡解析についての基礎検討を行った。
2）ウラン局在・化学状態解析：SR-XRFとPIXE、ならびに組織病理解析を組み合わせ、投与初期から毒性発現期におけるウラン局在、濃集部のウラン化学形および共存元素組成を解析した。ウランばく露により標的部位であるS3尿細管においてリン局在部が出現し、ウランと共局在すること、そのウランは酸化状態の変化を伴わないことが示され、これまでの酸化状態変化を伴うウラン濃集とは異なる形成様式を見出した。
3）組織病理および免疫組織学染色による酸化的損傷解析：ウラン局在部の組織病理変化について、投与後1日目から6週間後までの用量依存および経時的なデータを構築した。
4）マイクロダイセクション法による分子解析：目的分子の抽出に関し、基礎検討を行った。また、ウラン高用量モデルの尿細管損傷回復期についての毒性経時変化を把握した。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和2年度はこれまで検討した各in situ解析手法を用いて、特にウラン投与後中～長期（尿細管障害回復期）の症例数を構築する。各in situ解析結果を対応させ、局所線量影響に対する定量的観察を行う。
3）α線飛跡による線量分布解析：α線飛跡固体検出器の素材等の検討も加え、腎臓内微細構造との対応精度を向上させる。α線飛跡の3次元解析的データ取得に取り組む。
4）ウラン局在・化学状態解析：ウラン投与の腎臓サンプルについて、順次解析を進める。2次元XAFSにより、ウラン濃集部周辺のウラン酸化状態を把握し、尿細微細構造との対応を検討する。
3） 組織病理および免疫組織学染色による酸化的損傷解析：PAS染色による尿細管セグメント分別を基盤として酸化的損傷解部、α線飛跡やウラン局在との対応を進め、ウラン局所量との関係を調べる。
4） マイクロダイセクション法による分子解析：隣接切片のPAS染色などを対応させ、近位尿細管のS1～S3にかけての領域分別サンプリングを行い、順次遺伝子発現解析およびDNA損傷解析を行う。
5）ウラン動物モデルの作出：用量依存性を検証するウランばく露ラットモデルを作出する。経日的に尿を採集しウラン排泄量の把握と毒性試験を行う。順次経時的に解剖し、各in situ解析試料を作製する。
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