2012 Fiscal Year Research-status Report
神経回路形成と機能発達に対する宇宙放射線リスクと低減に関する研究
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24620012
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Research Institution | Japan Atomic Energy Agency |
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Principal Investigator |
坂下 哲哉 独立行政法人日本原子力研究開発機構, 量子ビーム応用研究部門, 研究主幹 (30311377)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
鈴木 芳代 独立行政法人日本原子力研究開発機構, 量子ビーム応用研究部門, 研究員 (10507437)
簗瀬 澄乃 大東文化大学, スポーツ健康科学部, 准教授 (90249061)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | 宇宙放射線生物学 |
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| Research Abstract |
本研究は、神経回路の形成と機能の発達に対する宇宙放射線の影響を、モデル生物線虫を用いて明らかにすることを目的とした研究である。特に、神経系への影響を、原爆小頭症に関係する最新知見に基づき、酸化ストレスに着目して、分子マーカーを用いた酸化ストレス部位と神経回路の形成異常の同時観察を行い、細胞・組織特異的な影響メカニズムの解明を目指す。加えて、抗酸化物質による機能発達障害の低減の可能性を探る。本研究の成果は、将来、火星等への長期宇宙飛行や、原子炉事故時の放射線被ばくリスクの低減に貢献できる可能性がある。
平成24年度は（1）平成25年度以降に実施予定である分子マーカーを用いた神経回路の形成異常と酸化ストレス状態の解析のためのベースとなる幼虫の日齢に応じた学習行動アッセイの解析方法を同調培養法を用いることにより確立した。また、（2）幼虫の日齢に応じた放射線照射後の化学走性学習を指標とした機能発達への影響評価を実施した。特に、放射線の影響が顕著に観察された3日齢の線虫については、代謝異常による高酸化ストレスに常に曝される変異体（daf-2等）、学習の放射線応答に関わる変異体（gpc-1等）を使用することにより、関連する遺伝子の同定実験を開始した。加えて、（3）ニューラルネットワーク解析を用いた機能発達異常の原因推定を実施するための、MATLABを用いた解析環境を整備した。さらに、(4)放射線影響の防護剤として期待されるカロチノイドの寿命解析への適用法を確立し、寿命への影響を調べた。
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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
本課題で実施する研究内容は、（1）化学走性学習を指標とした放射線照射後の機能発達への影響解析、（2）分子マーカーを用いた神経回路の形成異常と酸化ストレス状態の解析、（3）ニューラルネットワーク解析を用いた機能発達異常の原因推定、（4）抗酸化物質による機能発達障害の低減の検討である。
平成24年度中に、実験のベースとなる幼虫の日齢に応じた学習行動アッセイの解析方法を同調培養法を用いることにより確立できた。また、放射線の影響が顕著な日齢を選び、各種変異体による分子レベルの影響を探る研究を開始し、一部成果を得ることができた。さらに、ニューラルネットワーク解析を行う環境を構築できた。当初平成24年度の目標としていた、卵、一日齢幼虫に対して放射線を照射し、照射後の老齢期にいたるまでの学習行動アッセイについてのみ、実施できなかったため、次年度以降に早急に実施する予定である。一方、当初の予定よりも早く達成できた項目として、放射線影響の防護剤として期待されるカロチノイドの添加方法と解析を行うことができた点がある。
以上の状況を鑑み、本研究課題は、おおむね順調に進展している。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成25年度は、（1）平成24年度実施できなかった、卵、一日齢幼虫に対する放射線照射の老齢期にいたる学習行動への影響について調べるとともに、（2）酸化ストレスマーカーとセロトニンマーカーを用いた、日齢に応じた酸化ストレスとセロトニンの線虫個体内での分布状況を確認する。(3)線虫の化学走性学習に関わるセロトニン関与が報告されている神経細胞についてサーベイを行い、化学走性学習に関わる神経回路ネットワークへの導入を検討する。
平成26年度は、分子マーカーを用い酸化ストレスとセロトニン挙動を指標とした放射線の影響について調べるとともに、抗酸化剤の投与により、放射線の影響が緩和されるかどうかについてもあわせて検討する。最終的に、得られた成果を論文としてまとめる。
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
平成25年度の研究費の重要な使途は、酸化ストレスとセロトニンの分子マーカーを蛍光顕微鏡で観察する実験系を構築するために必要な機器と薬剤等の購入である。また、顕微鏡で観察した画像を処理するためのソフトウェア及びコンピュータ関連用品の購入が必要である。さらに、千葉で開催される国際重粒子線シンポジウム、つくばで開催される日本宇宙生物科学会学術集会、青森で開催される日本放射線影響学会大会への参加及び発表、研究打ち合わせの費用が必要である。
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[Journal Article] Behavioral Resistance of Caenorhabditis elegans Against High-LET Radiation Exposure2012
Author(s)
Sakashita T, Suzuki M, Hamada N, Shimozawa Y, Shirai-Fukamoto K, Yokota Y, Hamada-Sora S, Kakizaki T, Wada S, Funayama T, Kobayashi Y
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Journal Title
Biol Sci Space
Volume: 26
Pages: 7-11
Peer Reviewed
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[Journal Article] Effects of Low- and High-LET Radiation on the Salt Chemotaxis Learning in Caenorhabditis elegans2012
Author(s)
Sakashita T, Suzuki M, Hamada N, Shimozawa Y, Shirai-Fukamoto K, Yokota Y, Hamada-Sora S, Kakizaki T, Wada S, Funayama T, Kobayashi Y
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Journal Title
Biol Sci Space
Volume: 26
Pages: 21-25
Peer Reviewed
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[Presentation] マイクロビームを用いた線虫の化学走性学習に及ぼす放射線影響部位の探索2013
Author(s)
坂下哲哉, 鈴木芳代, 服部佑哉, 池田裕子, 武藤泰子, 横田裕一郎, 舟山知夫, 浜田信行, 深本花菜, 小林泰彦
Organizer
第３回国際放射線神経生物学会大会
Place of Presentation
万国津梁館 （名護市, 日本）
Year and Date
20130125-20130126
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[Presentation] 線虫の行動に観られる高LET放射線耐性2012
Author(s)
坂下哲哉, 鈴木芳代, 浜田信行, 下澤容子, 白井花菜, 横田裕一郎, 浜田桜, 柿崎竹彦, 和田成一, 舟山知夫, 小林泰彦
Organizer
第26回日本宇宙生物科学会学術集会
Place of Presentation
阿波観光ホテル （徳島市, 日本）
Year and Date
20120927-20120929
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[Presentation] マイクロビームを用いた線虫の化学走性学習に及ぼす放射線影響部位の探索2012
Author(s)
坂下哲哉, 鈴木芳代, 服部佑哉, 池田裕子, 武藤泰子, 横田裕一郎, 舟山知夫, 浜田信行, 深本花菜, 小林泰彦
Organizer
日本放射線影響学会第55回大会
Place of Presentation
東北大学 （仙台市, 日本）
Year and Date
20120906-20120908
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