放射線化学ならびに放射線生物学的観点からの低酸素環境下での細胞致死機構の解析

2010 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 20790923
• Research Institution: National Institute of Radiological Sciences
• Principal Investigator: 平山 亮一 独立行政法人放射線医学総合研究所, 重粒子医科学センター, 研究員 (90435701)
• Keywords: X線 / 間接作用 / 直接作用 / DSB修復欠損細胞 / 酸素効果 / OHラジカル / DMSO / 細胞致死

Research Abstract

本研究の最終年度ではHR修復関連遺伝子変異株(5IDI細胞)での、大気下ならびに低酸素下(酸素分圧:<0.24mmHg)環境における200 kVp X線照射誘発OHラジカル由来の間接作用による細胞致死への寄与率をラジカル捕捉剤であるDMSOを用いて、X線防護効果の関係から数学的解析法を用いて導き出した。大気下でのxrs6細胞の間接作用による細胞致死寄与率は約80%であり、低酸素下での細胞致死寄与率は60%であった。この値は野生型CHO細胞やAA8細胞の大気下および低酸素下での間接作用による細胞致死率とほぼ同じ割合であることがわかった(大気下では約80-90%、低酸素以下では約50%が間接作用による細胞致死)。昨年度までのデータをまとめると、野生株やHR修復関連遺伝子変異株のX線による細胞致死はOHラジカルによる間接作用が主要因であることが判明し、NHEJ修復関連遺伝子変異株では細胞致死の半分もしくはそれ以上が直接作用に因ることが明らかになった。このことはNHEJ機構がX線の直接作用誘発DSBに対する修復機構として非常に重要であることを示唆している。しかしHR機構はHR修復関連遺伝子変異株と野生株のX線による細胞致死への放射線作用がほぼ同じ割合であることから、HR機構と放射線作用の特異的な関係は無いように思える。
本研究ではDSB修復欠損細胞におけるX線の間接作用・直接作用の細胞致死効果を明らかにしたことで、放射線の作用別による細胞致死機構とDSB修復機構の関係を明らかにすることができた。本研究は放射線によって生じた致死損傷の化学的・生物学的特徴の一端を明らかにし、放射線による細胞致死機構やDSB修復欠損株の放射線感受性の違いを、放射線化学ならびに放射線生物学の新たな観点から評価した、ユニークな研究である。

Research Products

• [Presentation] 重粒子線の放射線作用による高RBEのメカニズム (2010)
  • Author(s): 平山亮一、松本孔貴、野口実穂、高瀬信宏、加瀬優紀、鶴岡千鶴、松藤成弘、伊藤敦、安藤興一、岡安隆一、古澤佳也
  • Organizer: 日本放射線影響学会第53回大会
  • Place of Presentation: 京都
  • Year and Date: 2010-10-22
• [Presentation] 重粒子線誘発OHラジカルの細胞致死影響と酸素効果の機構解明 (2010)
  • Author(s): 平山亮一
  • Organizer: 日本放射線影響学会第53回大会
  • Place of Presentation: 京都(受賞講演)
  • Year and Date: 2010-10-22
• [Presentation] Direct and indirect actions to high-LET radiations (2010)
  • Author(s): Ryoichi Hirayama, Yoshitaka Matsumoto, Yuki Kase, Miho Noguchi, Nobuhiro Takase, Akiko Uzawa, Atsushi Ito, Naruhiro Matsufuji, Koichi Ando, Ryuichi Okayasu, Yoshiya Furusawa
  • Organizer: NIRS-KI Joint Symposium on Ion-Radiation Sciences
  • Place of Presentation: Stockholm, Sweden
  • Year and Date: 2010-09-10
• [Presentation] The type of DSB by direct action of X-rays is different comparison with the DSB induced by indirect action (2010)
  • Author(s): Ryoichi Hirayama, Atsushi Ito, Yoshitaka Matsumoto, Akiko Uzawa, Miho Noguchi, Ryuichi Okayasu, Yoshiya Furusawa
  • Organizer: 38th Annual Meeting of the European Radiation Research Society
  • Place of Presentation: Stockholm, Sweden
  • Year and Date: 2010-09-06
• [Presentation] 低酸素下における高LET放射線誘発OHラジカルの細胞致死作用 (2010)
  • Author(s): 平山亮一、松本孔貴、野口実穂、高瀬信宏、加瀬優紀、鶴岡千鶴、松藤成弘、伊藤敦、安藤興一、岡安隆一、古澤佳也
  • Organizer: 第49回日本医学放射線学会生物部会学術大会
  • Place of Presentation: 札幌
  • Year and Date: 2010-07-09
• [Presentation] Contributions of direct and indirect actions in cell killing by high-LET radiations under hypoxic condition (2010)
  • Author(s): Ryoichi Hirayama, Yoshitaka Matsumoto, Miho Noguchi, Nobuhiro Takase, Yuki Kase, Chizuru Tsuruoka, Naruhiro Matsufuji, Atsushi Ito, Koichi Ando, Ryuichi Okayasu, Yoshiya Furusawa
  • Organizer: the 49th Annual Meeting of the Particle Therapy Co-Operative Group (PTCOG 49)
  • Place of Presentation: 前橋
  • Year and Date: 2010-05-20
• [Remarks] 表彰
• [Remarks] 1.平成22年度日本放射線影響学会奨励賞平山亮一:重粒子線誘発OHラジカルの細胞致死影響と酸素効果の機構解明、京都、2010.10.21、受賞講演有り
• [Remarks] 2.Travel Support Award.Ryoichi Hirayama : The type of DSB by direct action of X-rays is different comparison with the DSB induced by indirect action.38th Annual Meeting of the European Radiation Research Society, Stockholm, Sweden, 2010.09
• [Remarks] 3.The Outstanding Poster Award. Ryoichi Hirayama : Contributions of direct and indirect actions in cell killing by high-LET radiations under hypoxic condition.49th Annual Meeting of the Particle Therapy Co-Operative Group (PTCOG 49), Maebashi, Japan, 2010.05.21
• [Remarks]
  • URL: http://www.nirs.go.jp/db/seikadb/Welcome.php