放射線が細胞競合に及ぼす影響をラット乳腺培養系で評価する

2019 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 19K12334
• Research Institution: National Institutes for Quantum and Radiological Science and Technology
• Principal Investigator: 西村 由希子 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, 技術員(任常) (70837822)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 今岡 達彦 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, グループリーダー(定常) (40356134)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: 細胞競合 / 低線量率放射線 / マイクロビーム

Outline of Annual Research Achievements

本研究では、ラット乳腺細胞を用いた培養系で、細胞競合現象を観察・解析する技術を確立し、「低線量放射線は細胞競合を引き起こすのか」「遺伝子変異を持つ細胞と正常細胞の競合に、放射線は影響を与えるのか」という問いに答えることを目指している。平成31年度は「まばらに放射線が当たった状態」を、照射した細胞と照射されない細胞を混合することで模擬して、細胞競合を調べる実験技術を開発することを目的とした。具体的には以下の実験条件の確立を目標とした。
①二種類の蛍光タンパク発現ラット（GFP、DsRed）を用いて、DsRed細胞の集団中にGFP細胞が少数存在する三次元コロニーを作製するための、コロニー形成に適した培養条件（マトリックス等）や二種類の細胞の混合比率、播種細胞数、培養期間の検討。
②同じく、二種類の細胞を二次元に播種した実験系を構築するための培養条件、混合比率、培養期間の検討。
その結果、二種類の蛍光タンパク発現ラットを用いて、DsRed細胞の集団中にGFP細胞が少数存在する三次元コロニーを作製することに成功した。播種する細胞数が少ないと、照射ターゲットとなるGFP細胞も増殖して単一のコロニーを形成してしまうが、直径８mmのウェルに敷いたマトリゲル上に隙間なく細胞を播種することにより、単一細胞に由来するコロニーではなく、細胞が集合したコロニーが形成でき、本研究の目的にあった条件を確立できた。また、GFP細胞がコロニー中に数個存在する培養条件を検討したところ、GFP：DsRed＝1：100の混合比率で、数個のターゲット細胞が存在するコロニーを形成することが分かった。ウェル全体を連結画像化してマップを作製することで、コロニー内のターゲット細胞の動態を追跡して観察することができた。また、マトリゲル薄層コートした培養器に二次元で二種類の細胞を1:1000の比率で12日間培養することに成功した。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

「まばらに放射線が当たった状態」を模擬するため、二種類の蛍光タンパク発現細胞を用いた二次元、または三次元コロニー作製の混合比率、播種細胞数、培養環境を検討し、条件を確立した。また、ウェル全体の連結画像を撮影し、マップ化することで二次元、または三次元コロニーにおいてターゲットとなる細胞を長期間追跡して観察することができた。

Strategy for Future Research Activity

確立した培養条件で、細胞集団の中の特定の細胞にのみマイクロビームを照射する実験を実際に行う。具体的には、GFP：DsRed＝1：100の混合比率で培養し、形成した二次元、または三次元コロニーを、高エネルギー加速器研究機構のマイクロビームライン（BL-27）に設置し、顕微鏡で観察しながら特定細胞にのみ照射を行う。また照射後はタイムラプス撮影を行い、撮影期間・間隔等を検討し、特定細胞を追跡して観察する技術を確立させる。0.1Gy～最大10Gy程度で照射された特定細胞が消滅する線量を検討し、特定細胞のみに照射した場合と周辺の細胞も同時に照射した場合の影響の違いを観察する。「まばらに当たった放射線は細胞競合に影響を及ぼすか」という問いに答えるため、実験データを収集する。

Causes of Carryover

当初の予定より少ない回数で実験条件が確立したため、消耗品の購入額が抑えられた。次年度は反復数を増やすことで実験の精度を高め、外部発表等を行なっていく。