2021 Fiscal Year Research-status Report
Analysis of intercellular network of individual organisms using local paint microbeam irradiation
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21K12247
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| Research Institution | National Institutes for Quantum Science and Technology |
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Principal Investigator |
舟山 知夫 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 高崎量子応用研究所 放射線生物応用研究部, 上席研究員 (40354956)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
鈴木 芳代 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 高崎量子応用研究所 放射線生物応用研究部, 主幹研究員 (10507437)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | マイクロビーム / 生物照射技術 / 高LET / 重イオン / 線虫 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
様々な細胞が分子メッセージング機構で情報を伝達する細胞ネットワークによって制御される局部的な放射線被曝に対する生物の応答は、全身被曝の応答研究だけでは明らかにすることが難しい。個体において照射部位以外の領域に照射の影響が及ぶアブスコーパル効果(個体内でのバイスタンダー効果)はその好例である。生体試料の一部を、細く絞った放射線で狙い照射するマイクロビーム照射技術は、この個体の局部照射効果を解明する研究に極めて有効である。そこで、本研究では、精細なビームスポットを形成できる集束式マイクロビーム装置を用い、個体の1細胞への高精度な「点」と、任意な形状で個体の局部を均一線量で塗りつぶして照射する「面」の両方の照射を実現する照射技術を開発することを目的とする。
2021年度は、試料に重イオンを均一に照射する技術の開発を実施した。重イオンは照射対照にヒットした極近傍のみに集中的に高いエネルギー付与を行う。そのため、一定の広さの任意の形状の面に、決められた吸収線量の照射を行うためには、イオン一つ一つの分布を決定し、決定した座標にマイクロビームスポットを走査して照射を行う必要がある。研究では、決められた吸収線量を実現するイオン分布の算出技術を開発し、単純なランダム分布よりも均一な照射イオン分布を実現する手法を確立した。
この開発した技術を用い、2022年度は生物試料への均一な重イオン照射を実現する技術の開発を進める。
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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
2021年度に開発した、試料に重イオンを均一に照射する技術は、任意な形状で個体の局部を均一線量で塗りつぶして照射する「面」の照射を実現する上で不可欠な技術となる。この技術の実現により、研究の目的である、個体の局部照射効果解析を実現する技術の実現にむけて、研究はおおむね順調に進展していると考えている。
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| Strategy for Future Research Activity |
2021年度の研究で、マイクロビームを用いた任意形状の「面」照射を実現する基盤が確立した。今後は当該技術を組み込んだマイクロビーム照射システムを構築することでマイクロビームを用いた局部塗りつぶし照射技術を確立する。さらにその技術を用いて局部照射した生物個体における細胞ネットワーク応答を解析することで、当該技術の有効性を実証し、従来の手法では明らかにできなかった細胞ネットワークの応答メカニズムを解明していく。
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| Causes of Carryover |
重イオン照射実験のためのビームタイムが充分に配分されなかったため、他拠点の照射施設でのビームタイムの確保が必要となった。それに伴う研究計画の変更に伴い、消耗品費と旅費に使用額の変更が生じ未使用額が生じた。次年度も他拠点の照射施設の利用が必要となるため、この未使用額は、そのための消耗品費および旅費の経費に充当を予定する。
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