2019 Fiscal Year Research-status Report
Evaluation of the internal exposure effect in by the single cell - alpha particle Irradiation live imaging system.
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18K11641
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
角山 雄一 京都大学, 環境安全保健機構, 助教 (90314260)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
堀江 正信 京都大学, 環境安全保健機構, 助教 (60727014)
戸崎 充男 京都大学, 環境安全保健機構, 准教授 (70207570)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 細胞照射 / α線 / 高LET放射線 / DNA二本鎖切断 / CR-39 / PHITS / バイスタンダー効果 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、生体内局所における内部被ばく影響を細胞スケールで解明し、とくに未知のことが多いバイスタンダー効果の組織・臓器特異性についてその解析系を確立し、ミクロレベルでの実態を明らかにすることを目指している。
今年度は、高LET放射線による生体分子損傷情報が細胞内あるいは細胞間を伝播する過程をミクロスケールでライブイメージングできるよう、一細胞防照射システムにおける細胞照射系の三次元化を行った。また、これまでに開発が完了している二次元での一細胞照射系を用いて、実際に細胞への照射実験と固形粒子線検出樹脂CR-39に対するアルファ粒子照射実験を行い、照射野におけるヒット粒子数の実測を行い、あわせてモンテカルロ計算コードPHITSを用いてエネルギー分布の推定を行った。
（１）照射系の三次元化： 昨年度に購入したマニピュレータに細胞培養液のドロップを付着させ、そこに細胞照射用線源（金属芯線の先端に分離精製したPo-210を電着した微小線源、直径2μmの点線源、約10Bq）を挿入する三次元細胞照射系を作成した。
（２）二次元照射系における実測： DNA二本鎖切断修復に関係する蛋白質RPA70と蛍光蛋白質EGFPが共発現する形質転換細胞（ヒト接着細胞）に対して細胞照射を行い、形成されたDNA切断個所の個数（Foci数）を計測した。また同線源を用いて、固形粒子線検出樹脂CR-39に対して水中で照射を行い、形成されるエッチピット数をカウントした。
（３）ヒット粒子エネルギーの PHITS による算定： （２）のCR-39 に対する照射条件の場合について、PHITSを用いてモンテカルロ計算を実施CR-39 表面にヒットするα粒子の最大エネルギー値を算定した。
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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
以下に示すこれまでの成果から、本研究の最終目標を達成するための各ステップについて、大筋で順調に進んでいるものと評価している。しかしながら、以下の（b）については細胞が生命の本質としてもつ複雑系としての側面を考慮して、さらに今年度もさまざまな条件での細胞照射実験を繰り返す必要がある。
これまでの主たる進捗のポイント：
（a）三次元での一細胞照射系について、装置基幹部分の改良が完了した。
（b）二次元での一細胞照射細胞について、DNA二本鎖切断を示すFoci形成数が妥当な数であることを確認した。ただし、細胞照射における Foci 数はばらつきが相当に大きかった。今後の課題として、照射細胞の核内成分や照射時の細胞周期等の影響をさらに細かく検証する必要がある。
（c）モンテカルロシミュレーション（PHITS）の結果、CR-39表面に水中でヒットするα粒子のエネルギーは最大3.4MeVで、（b）のDNA二本鎖切断を引き起こすのに十分なエネルギーであることが確認された。
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| Strategy for Future Research Activity |
本研究の最終目的であるバイスタンダー効果の臓器・組織特異性を明らかにするためには、本実験系において生じうるデータのばらつきを事前にできるだけ明らかにしておく必要がある。昨年度の二次元での細胞照射実験より、そのばらつきの大きさが課題として明らかとなった。まず、この点については、細胞照射時の照射線源の強度（照射粒子数に相当する）や照射距離（すなわち最大照射エネルギー値）、照射細胞の状態（細胞周期等）を変化させて細胞照射実験あるいはCR-39への照射を行い、ばらつきがなるべく低くなる照射条件を探索する。
また、現在用いているDNA二本鎖切断修復蛋白質の他に、バイスタンダー効果のマーカーとなる因子の本格的な探索を開始する。
さらに、三次元照射系については、繰り返して照射実験を行えるように、細胞保持キャピラリーの形状の改良等を実施する。
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| Causes of Carryover |
こでまでの成果から、臓器・組織によるバイスタンダー効果の違いを検出するために、ベースとなる細胞照射実験における照射影響のばらつきを極力減らすことが必要であることが明らかとなった。そこで、ベースとなる細胞照射実験を優先し、予定していた三次元照射にかかわる部品購入を次年度以降とすることとした。
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