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人工多能性幹細胞と光学計測技術を併用した放射線被ばく影響個人差研究基盤の構築

研究課題

研究課題/領域番号 21H03599
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
審査区分 小区分63020:放射線影響関連
研究機関広島大学

研究代表者

渡邉 朋信  広島大学, 原爆放射線医科学研究所, 教授 (00375205)

研究期間 (年度) 2021-04-01 – 2024-03-31
研究課題ステータス 完了 (2023年度)
配分額 *注記
16,770千円 (直接経費: 12,900千円、間接経費: 3,870千円)
2023年度: 5,980千円 (直接経費: 4,600千円、間接経費: 1,380千円)
2022年度: 6,240千円 (直接経費: 4,800千円、間接経費: 1,440千円)
2021年度: 4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)
キーワード放射線被ばく影響評価 / ラマン散乱スペクトル計測 / iPS細胞 / 放射線ひばく影響 / 低線量域 / iPS細胞技術 / 個人差研究 / 光学顕微鏡 / 放射線被ばく障害 / 放射線被ばく影響 / 停戦領域 / ラマン散乱分光計測 / 一分子計測 / 低線放射線被ばく影響
研究開始時の研究の概要

私たちは、日常的に低線量域(100mSv~200mSv以下)の放射線に被ばくしている。しかし、その個人差医に関する研究は、ほぼ進んでいない。ヒトに対して人為的に放射線被ばく影響を与えることが出来ないからである。そこで、本研究では、人工多能性幹細胞(iPS細胞)に対する放射線被ばく影響および耐性を網羅的に定量する光計測システムを開発し、低線量放射線被ばく影響の個人差を調査する実験基盤を確立する。

研究成果の概要

本研究では、「先端光学イメージング技術をもちいて、iPS細胞(および分化細胞)に対する放射線被ばく影響の個人差を調査する技術基盤を確立する」ことを目的として研究開発を行った。第一に、一分子計測法を応用し、放射線被ばく後のDNA構造への影響および活性酸素代謝能を評価する技術を開発した。第二に、ラマン散乱スペクトル計測を基盤として、ヒト人工多能性幹細胞(iPS細胞)のγ線照射後の変化の差異を評価する技術を確立した。特に、後者の技術では、由来の異なる(人種の異なる)ヒトiPS細胞の放射線被ばく耐性とラマン散乱スペクトルとの相関が確認され、本手法の実用性および有効性が示された。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究成果は、今後の放射線被ばく影響の個人差調査を促進する可能性がある。ラマン散乱スペクトル計測には、トランスクリプトミクス等の生化学計測と比較して、一切の化学的/生物学的調整を必要としないため、非常に迅速にデータを収集できるからだ。一方で、ラマン散乱スペクトルが放射線被ばく耐性を表現できると断定するためには、実験サンプル数が少なく、また、その生物学的根拠も明らかになっていない。今後、計測実例を増やし、また、トランスクリプトミクスやゲノム情報との相関を調べていくことで、将来的には細胞に光を当てるだけで放射線被ばく耐性を推定できるようになると期待される。

報告書

(4件)
  • 2023 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2022 実績報告書
  • 2021 実績報告書
  • 研究成果

    (15件)

すべて 2024 2023 2022 その他

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 5件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (8件) (うち国際学会 4件、 招待講演 4件) 備考 (1件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] Yuragi biomarker concept for evaluating human induced pluripotent stem cells using heterogeneity-based Raman finger-printing2024

    • 著者名/発表者名
      Fujita Hideaki、Haruki Takayuki、Sudo Kazuhiro、Koga Yumiko、Nakamura Yukio、Abe Kuniya、Yoshida Yasuhiko、Koizumi Keiichi、Watanabe Tomonobu M
    • 雑誌名

      Biophysics and Physicobiology

      巻: 21 号: Supplemental ページ: n/a

    • DOI

      10.2142/biophysico.bppb-v21.s016

    • ISSN
      2189-4779
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 心筋分化に対する晩発性被ばく影響を光で定量評価する2024

    • 著者名/発表者名
      渡邉朋信
    • 雑誌名

      Isotope News

      巻: 792 ページ: 24-24

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Estimation of crossbridge-state during cardiomyocyte beating using second harmonic generation2023

    • 著者名/発表者名
      Fujita Hideaki、Kaneshiro Junichi、Takeda Maki、Sasaki Kensuke、Yamamoto Rikako、Umetsu Daiki、Kuranaga Erina、Higo Shuichiro、Kondo Takumi、Asano Yoshihiro、Sakata Yasushi、Miyagawa Shigeru、Watanabe Tomonobu M
    • 雑誌名

      Life Science Alliance

      巻: 6 号: 7 ページ: e202302070-e202302070

    • DOI

      10.26508/lsa.202302070

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Single‐molecule tracking of Nanog and Oct4 in living mouse embryonic stem cells uncovers a feedback mechanism of pluripotency maintenance2023

    • 著者名/発表者名
      Okamoto Kazuko、Fujita Hideaki、Okada Yasushi、Shinkai Soya、Onami Shuichi、Abe Kuniya、Fujimoto Kenta、Sasaki Kensuke、Shioi Go、Watanabe Tomonobu M
    • 雑誌名

      The EMBO Journal

      巻: 42 号: 18

    • DOI

      10.15252/embj.2022112305

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Recent Advances in Raman Spectral Imaging in Cell Diagnosis and Gene Expression Prediction2022

    • 著者名/発表者名
      Watanabe Tomonobu M.、Sasaki Kensuke、Fujita Hideaki
    • 雑誌名

      Genes

      巻: 13 号: 11 ページ: 2127-2127

    • DOI

      10.3390/genes13112127

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Effects of radiation on human iPSC derived cardiomyocyte myosin function evaluated by SHG microscopy2024

    • 著者名/発表者名
      Hideaki Fujita, Tomonobu M Watanabe, et al.
    • 学会等名
      Biophysical Society Annual Meeting
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Application of Optical Techniques to Evaluate Radiation Effects2023

    • 著者名/発表者名
      Hideaki Fujita, Tomonobu M Watanabe
    • 学会等名
      The 8th International Symposium of the Network-type Joint Usage/Research Center for Radiation Disaster Medical Science
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Estimation of human individual radiosensitivity using Raman spectroscopy and iPSC2023

    • 著者名/発表者名
      Hideaki Fujita, Tomonobu M Watanabe, et al.
    • 学会等名
      日本生物物理学会年会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] Dosimetry using white and bleached human black hair using Raman spectroscopy2023

    • 著者名/発表者名
      Hideaki Fujita, Tomonobu M Watanabe, et al.
    • 学会等名
      International Conference on Cell and Tissue Science.
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 散乱光に含まれる生物学的情報を利用する2023

    • 著者名/発表者名
      渡邉朋信
    • 学会等名
      情報計測オンラインセミナー
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Investigation of acquired cardiomyopathy on iPS differentiation by radiation based on advanced optical microscopy2023

    • 著者名/発表者名
      渡邉朋信
    • 学会等名
      第7回放射線災害・医科学研究拠点国際シンポジウム
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] ラマン散乱スペクトルの揺らぎによる細胞の状態遷移予測2022

    • 著者名/発表者名
      渡邉朋信
    • 学会等名
      日本生化学会北陸支部シンポジウム
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] ラマン散乱スペクトルの「揺らぎ」から細胞分化を予測する2022

    • 著者名/発表者名
      渡邉朋信
    • 学会等名
      第45回分子生物学会ワークショップ
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [備考] 個体を傷付けず、生きた心筋活性を光で定量 -細胞内筋力発生の評価技術として、心疾患の研究加速に期待-

    • URL

      https://www.riken.jp/press/2023/20230526_5/index.html

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [産業財産権] ES細胞またはiPS細胞の評価装置および評価方法2022

    • 発明者名
      渡邉朋信,藤田英明
    • 権利者名
      広島大学
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2022
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書

URL: 

公開日: 2021-04-28   更新日: 2025-01-30  

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