複合的宇宙リスク管理のための生物影響モニタリングシステムの構築

• 研究領域: 宇宙からひも解く新たな生命制御機構の統合的理解
• 研究課題/領域番号: 18H04964
• 研究種目: 新学術領域研究(研究領域提案型)
• 配分区分: 補助金
• 研究機関: 茨城大学
• 研究代表者: 中村 麻子 茨城大学, 理工学研究科(理学野), 教授 (70609601)
• 研究期間 (年度): 2018-04-01 – 2020-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2019年度)
• 配分額: 9,620千円 (直接経費: 7,400千円、間接経費: 2,220千円); 2019年度: 4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円); 2018年度: 4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円)
• キーワード: DNA損傷 / H2AX / PDMSチップ / 線量評価 / リスク評価 / バイオドーシメーター

研究実績の概要

本研究事業では、宇宙リスクの管理・評価を行うことで生物の生体影響を理解し、「健康的に生きるための方針」を提言することを最終目的として①リスク評価のための定量バイオマーカーの確立、②バイオマーカー検出のための簡易デバイスシステムの開発等を行っている。最終年度である2019年度は以下に掲げる研究項目を実施し成果を得た。
①リスク評価のためのbiodosimeterの確立
すでに放射線被ばく線量評価として、その有効性が認められているγ-H2AX assayについては、重粒子線放射線照射に対してもγ-H2AXフォーカスの線量依存的な増加を検出し、様々な線種、そして幅広い線量域について高感度に線量評価が可能であることを示した。その一方で、γ-H2AX assayは放射線被ばく後数日間しか有効性が認められていないため、放射線被ばくの痕跡を知るための長期的な被ばく線量評価マーカーとして、染色体末端構造であるテロメア長に着目した。その結果、線量依存的なテロメア短縮がすべてのタイムポイントで検出されるとともに、1週間、2週間後の被ばく線量とテロメア長シグナルの相関性はほぼ同じ近似曲線で示されることが明らかとなった。このことは、被ばく線量依存的なテロメア長短縮が生じ、さらにそのテロメア短縮が長期間記録されてることを示しており、テロメア長による線量評価が可能であることを示唆している。
②宇宙リスク管理のためのDNA損傷検出チップの開発
宇宙リスクの一つである放射線被ばくの影響を正しく現場（宇宙空間）で評価するためにγ-H2AXによるDNA損傷検出が可能なマイクロ流路チップの開発を行った。
その結果、1μlの末梢血から0, 1, 5GyのX線被ばく評価が実現可能なマイクロ流路PDMSチップの開発に成功した。本チップは特許出願済みであり、今後、チップによるDNA損傷検出を行うための実装化への展開が期待される。

現在までの達成度 (段落)

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] Space radiation biology for “Living in Space” (2020)
  • 著者名/発表者名: Furukawa S, Nagamatsu A, Nenoi M, Fujimori A, Kakinuma S, Katsube T, Wang B, Tsuruoka C, Shirai T, Nakamura AJ, Sakaue-Sawano A, Miyawaki A, Harada H, Kobayashi M, Kobayashi J, Kunieda T, Funayama T, Suzuki M, Miyamoto T, Hidema J, Yoshida Y, Takahashi A.
  • 雑誌名: BioMed Res Int. 巻: 2020 号: 1 ページ: 4703286-4703286
  • DOI: 10.1155/2020/4703286
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] Evaluation of radioprotective effect of piceatannol (2019)
  • 著者名/発表者名: Takahashi K, Tetsuka R, Hirayama R, Shimokawa T, Shimura T, Nakamura AJ
  • 学会等名: 日本放射線影響学会第62回大会
• [学会発表] The effect of simulated space environment on DNA damage response (2019)
  • 著者名/発表者名: Oizumi T, Yamabe S, Funayama T, Takahashi A, Nakamura AJ
  • 学会等名: 日本放射線影響学会第62回大会
• [学会発表] Piceatannolによる放射線防護効果の検討 (2019)
  • 著者名/発表者名: 高橋 健太, 平山 亮, 下川 卓志, 志村 勉, 中村 麻子
  • 学会等名: 日本宇宙生物科学会第33回大会
• [学会発表] DNA 損傷応答に対する模擬宇宙環境の影響 (2019)
  • 著者名/発表者名: 山邊 聡一郎, 大泉 昂之, 山之内 佐久也, 舟山 知夫, 高橋 昭久, 中村 麻子
  • 学会等名: 日本宇宙生物科学会第33回大会
• [学会発表] Evaluation of radioprotective effect of piceatannol, (2019)
  • 著者名/発表者名: Takahashi K, Tetsuka R, Hirayama R, Shimokawa T, Shimura T, Nakamura AJ
  • 学会等名: 16th International Congress of Radiation Research
  • 国際学会
• [学会発表] The effect of simulated space environment on DNA damage response (2019)
  • 著者名/発表者名: Oizumi T, Yamabe S, Funayama T, Takahashi A, Nakamura AJ
  • 学会等名: 16th International Congress of Radiation Research
  • 国際学会
• [学会発表] Monitoring DNA damage levels using γ-H2AX detection in vivo-future application of the assessment of biological effect of radiation exposure- (2018)
  • 著者名/発表者名: Nakamura AJ
  • 学会等名: 3rd International Symposium of Quantum Beam Science at Ibaraki University
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Development of novel DNA damage monitoring system using PDMS micro fluidic chip. (2018)
  • 著者名/発表者名: Takahashi K
  • 学会等名: The 14th International Student Conference in Ibaraki
  • 国際学会
• [学会発表] PDMSマイクロ流路チップを用いたDNA損傷評価システムの開発 (2018)
  • 著者名/発表者名: 高橋健太, 田村隆大, 鈴木孝明, 中村麻子
  • 学会等名: 日本放射線影響学会第61回大会
• [学会発表] 老化に伴うDNA損傷修復能力低下の原因解明とその生体影響解析 (2018)
  • 著者名/発表者名: 大泉昂之, 中村麻子
  • 学会等名: 日本放射線影響学会第61回大会
• [学会発表] 外部環境変化が放射線照射後のDNA損傷修復および炎症反応へ与える影響の解析 (2018)
  • 著者名/発表者名: 来栖圭介, 島田義也, 森岡孝満, 西村まゆみ, 柿沼 志津子, 中村麻子
  • 学会等名: 日本放射線影響学会第61回大会
• [学会発表] Piceatannolによる放射線防護効果の検討 (2018)
  • 著者名/発表者名: 手塚諒哉, 平山亮一, 下川卓志, 中村麻子
  • 学会等名: 日本放射線影響学会第61回大会
• [学会発表] PDMSマイクロ流路チップを用いたDNA損傷評価システムの開発 (2018)
  • 著者名/発表者名: 高橋健太, 田村隆大, 鈴木孝明, 中村麻子
  • 学会等名: 日本宇宙生物科学会第32回大会
• [学会発表] 老化に伴うDNA損傷修復能力低下の原因解明とその生体影響解析 (2018)
  • 著者名/発表者名: 大泉昂之, 中村麻子
  • 学会等名: 日本宇宙生物科学会第32回大会
• [学会発表] 外部環境変化が放射線照射後のDNA損傷修復および炎症反応へ与える影響の解析 (2018)
  • 著者名/発表者名: 来栖圭介, 島田義也, 森岡孝満, 西村まゆみ, 柿沼 志津子, 中村麻子
  • 学会等名: 日本宇宙生物科学会第32回大会
• [産業財産権] 固液分離装置 (2019)
  • 発明者名: 中村麻子・鈴木孝明
  • 権利者名: 中村麻子・鈴木孝明
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 2019-238400
  • 出願年月日: 2019