2019 Fiscal Year Research-status Report
Radiosensitization of heavy-ion beam based on modifying early phase redox reaction
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18K07695
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| Research Institution | National Institutes for Quantum and Radiological Science and Technology |
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Principal Investigator |
松本 謙一郎 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) (10297046)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 重粒子線 / レドックス反応 / 過酸化水素 / グルタチオンペルオキシダーゼ / セレン欠乏 / ヒドロキシルラジカル / フェントン反応 / 紫外線分解 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
多量の水を含む試料への重粒子線照射は、極めて密度の高いヒドロキシルラジカルを生成すると考えられる。本研究では、過酸化水素の生物影響に対して増感的に作用すると考えられる物理化学的あるいは化学的因子について、実際に重粒子線を照射したマウス個体に対してそれらの因子が期待する通りの影響を与えるか否かについて評価する。
2018年度に、生体内で過酸化水素の分解を行う酵素であるグルタチオンペルオキシダーゼの活性中心として働くセレンを欠乏させたセレン欠乏マウスの作成を試み、比較的早い段階で優良なモデルマウスが得られたため、2019年度から予定した動物実験を前倒しで開始した。2018年度に実施したセレン欠乏マウスの作成およびそのX線感受性について9th Biennial Meeting for the Society for Free Radical Research Asiaにおいてポスターによる発表を行った。また、これについて論文にまとめて投稿し、現在審査中である。
2019年度は、放射線により水中に生じた過酸化水素のヒドロキシルラジカルへの返還をEPRスピントラッピング法により定量的に測定し確かめるとともに、生体内での反応を意識して低酸素条件での照射実験を展開した。In vitroでの過酸化水素の定量実験についてはその一部を2月に開催されたGordon Conferenceにおいて発表した。また同時に、セレン欠乏マウスを用いて、放射線照射後の組織のレドックス状態の経時変化を評価するため、レドックスイメージング実験を進行中である。
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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
Se欠乏マウスについて、炭素線照射後の組織のレドックス状態の経時変化をMRIによるレドックスイメージングで調べた。Se欠乏マウスではMC-PROXLの2相性のシグナル減衰曲線の2相目の減衰速度k2（主にクリアランスを反映する）が正常マウスに比べて遅い傾向があった。X線および炭素線に対するレドックスレスポンス（シグナル減衰曲線の1相目の減衰速度k1の変化）を比較すると、雌のマウスではX線照射後のパターンと炭素線照射後のパターンの違いが見られたが、正常マウスとSe欠乏マウス間では顕著な違いは見られなかった。雄のマウスでは、X線照射と炭素線照射を比較した場合も、正常マウスとSe欠乏マウスを比較した場合も、放射線照射後のk1の変化のパターンに共通性は見いだせなかった。更にn数の蓄積が必要と考えているが、雄よりも雌でSe欠乏の影響が若干大きいものと思われた。
30日生存率については、X線に比べて炭素線照射でむしろ生存率が高い結果が得られた。無麻酔での照射では、炭素ビームに対するマウスの向きが様々であることが問題と考え、麻酔下でマウスの方向を揃えた状態での照射実験も実施したが、ここでもX線の実験に比べてむしろ生存率が高い結果が得られた。30日生存率についても、雄よりも雌で影響が大きいものと考えられた。
X線または重粒子（炭素）線を照射した水中に生成する過酸化水素の定量を行った。その際、2価鉄処理により過酸化水素から生じるヒドロキシルラジカルをEPRスピントラッピング法で測定し定量することを試みた。無酸素条件下で重粒子線による水中での過酸化水素の生成量を測定し、重粒子線の初期反応メカニズムについて検証した。また放射線照射した試料中でのUV照射によるヒドロキシルラジカル生成を確認した。
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| Strategy for Future Research Activity |
放射線を照射した水中での酸素非依存的な過酸化水素の生成は、放射線のLETに応じて変化し、LETが大きいほど増加しており、生体内においてもLETに依存した酸素非依存的な過酸化水素の増加が大いに期待できる。2020年度は、動物での増感実験を中心に研究を進めるとともに、これまでの結果についてまとめ論文化を図る。
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| Causes of Carryover |
2019年5月末から11月頭までX-band EPR装置の不具合が生じた。また、2019年10月から2機の7T MRI装置うちの1機の更新作業が行われており、現在までマシンタイムが非常に混みあっている。これらに伴って実験計画の見直しを行ったため、消耗品および動物の購入がずれ込んだ。消耗品および動物の購入に使用する。
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