2018 Fiscal Year Research-status Report
Effects of cluster ion beam irradiation in biological materials
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17K05133
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| Research Institution | National Institutes for Quantum and Radiological Science and Technology |
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Principal Investigator |
長谷 純宏 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 高崎量子応用研究所 放射線生物応用研究部, 上席研究員(定常) (70354959)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | クラスターイオン / 突然変異 / 致死効果 / 枯草菌 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、産業微生物として重要な枯草菌を生物材料のモデルとして、クラスターイオンビームの照射効果の特徴を評価することを目的とする。平成29年度は枯草菌の胞子をほぼ単層に配置して均一に照射する方法を確立した。原子あたりエネルギーの等しい炭素イオンとして、2MeV C1、4MeV C2及び6MeV C3（いずれも2MeV/atom）の致死効果を比較したが、大きな差異は確認されなかった。平成30年度では、まず、誤差を生じる可能性が示唆された照射粒子数測定の確度について検討した。回転式スリットと飛跡検出器を用いた試験により、照射粒子数は極めて正確であることを確認した。従って、昨年度見られた誤差は、実験日毎のビーム軌道及びアテネーター減衰率の誤差によるものと考えられた。その後、独立した3回の照射試験により、2MeV C1、4MeV C2及び6MeV C3の粒子あたりの致死効果には有意な差がないことを確認した。2MeV C1の線エネルギー付与(Linear Energy Transfer, LET)は1141 keV/μmと計算される。ガンマ線及び24~2214 keV/μmのLETを持つ5種のイオンビームを用いて致死効果を比較した結果、線量あたりの致死効果は156 keV/μm前後でピークとなった。また、不活化断面積は468 keV/μm以上で最大値(0.2~0.3 μm2)に達し、この値は報告されている胞子のコア(DNAが含まれている組織)の断面積と合致した。これらのことから、2MeV C1では胞子を致死させるのに必要な量以上のエネルギーが付与されるオーバーキルとなっており、また、1原子のヒットで胞子が致死するため、4MeV C2及び6MeV C3と粒子あたりの致死効果に差がないと考えられた。
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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
平成29年度に懸念された照射粒子数測定誤差の問題を解決するとともに、これまでの実験結果を取りまとめた論文を国際誌に投稿し受理された。遺伝子変異株の選抜試験等の予備試験でもおおむね順調な結果を得ており、当初計画に沿った進捗状況と考えている。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成30年度の試験結果から、2MeV/atomの炭素イオンではLETが高すぎるため、単原子イオンとクラスターイオンの致死効果の差を評価できないと考えられた。また、幅広いLETでの致死効果の調査から、156 keV/μm以下のLET領域で比較することが本研究に相応しいと考えられた。そこで、これまで用いていたタンデム加速器ではなく、シングルエンド加速器からのプロトンイオンを用いた単原子イオンとクラスターイオンの比較試験を実施する。既に2回の予備照射試験を行い、ビーム調整及び照射チャンバーの動作確認、ならびに必要な装置の改良について検討した。致死効果を調査するとともに5-フルオロウラシルを用いた遺伝子変異株のポジティブ選抜ならびにアミラーゼ等の酵素活性改変株のゲノム解析を行い、変異の特徴を解析する。
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| Causes of Carryover |
旅費及び消耗品について想定額と実際の使用額に差額が生じたため、次年度使用額が生じた。この金額を含む翌年度の助成金は、変異体の塩基配列解析用試薬、酵素活性測定キット、照射試料調整用消耗品及び細胞培養用消耗品等の購入、成果発表旅費、ならびに英語論文校閲費として使用する予定である。
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