2020 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 – 2022-03-31
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| Keywords | 重粒子線 / レドックス反応 / 過酸化水素 / ヒドロキシルラジカル / フェントン反応 / 紫外線分解 / 放射線増感 |
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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し、それに伴い局在する高濃度の過酸化水素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ため研究を実施した。
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線感受性について論文にまとめてJ. Clin. Biochem. Nutr誌で報告した。
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論文にまとめ、Free Radic. Res.誌において報告した。
2020年度は、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実施した。また、マウス後肢への放射線照射後の後肢の短縮率に対しての、放射線照射直後の紫外線照射の影響を調べた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
2019年度から2020年度にかけて、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い、またその生成メカニズムについて調べた。その結果、放射線を照射した水中に高濃度の過酸化水素がクラスター状に生じていることが分かってきた。大気下および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た結果、放射線のLETが大きいほど酸素非依存的な過酸化水素生成が増加し、酸素依存的な過酸化水素生成が減少することを実験的に明らかにした。この結果は既に報告しているヒドロキシルラジカルの２つの異なる生成密度を裏付けるもので、LETの増加とともに疎なヒドロキシルラジカル生成が減少し、密なヒドロキシルラジカル生成の割合が増加するという結果を反映している。フォトン放射線と粒子線の初期反応の違いが明らかになりつつある。
2020年度から、マウス後肢への放射線照射後の後肢の短縮率に対しての、放射線照射直後の紫外線照射の影響を調べており、重粒子線と紫外線の併用により後肢短縮の率が大きくなる傾向が見られている。
しかしながら、2020年度は新型コロナ感染防止対策を実施する中で動物実験の機会が予定通りに得られず、研究をまとめるにあたってデータが不足している。
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| Strategy for Future Research Activity |
2021年度は、2020年度に行った動物での増感実験において不足するデータの取得に努め、その結果をまとめ論文化を試みる。
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| Causes of Carryover |
新型コロナ感染拡大防止対策の中で、共同実験機器の使用制限や実験動物の飼育環境の制限が生じ、特に動物実験の機会を大幅に失ったことにより研究計画の遂行に困難が生じたため。
昨年度実施できなかった実験のための材料および実験動物の購入、機器の維持、および成果発表のための費用として使用する。
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