低フルエンス粒子放射線の動物個体への影響と生体の適応に関する多面的解析

2019 年度 実績報告書

• 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: 15H05944
• 研究機関: 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構
• 研究代表者: 根井 充 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 本部 安全管理部, 部長(任常) (10164659)
• 研究分担者: 王 冰 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 放射線医学総合研究所 放射線影響研究部, グループリーダー(定常) (10300914) ; 勝部 孝則 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 放射線医学総合研究所 放射線影響研究部, 主幹研究員(定常) (10311375) ; 藤森 亮 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 放射線医学総合研究所 放射線障害治療研究部, グループリーダー(定常) (50314183) ; 丸山 耕一 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 高度被ばく医療センター 福島再生支援研究部, 主任研究員(定常) (70349033) ; 中島 徹夫 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 放射線医学総合研究所 放射線影響研究部, グループリーダー(定常) (80237271)
• 研究期間 (年度): 2015-06-29 – 2020-03-31
• キーワード: 宇宙放射線 / ストレス / ゲノム損傷 / 感受性修飾

研究実績の概要

宇宙滞在における閉鎖空間を想定したマウス身体拘束による心理的ストレス負荷実験において、心理的ストレス単独では、末梢血像、骨髄赤血球細胞における小核形成頻度、および脾細胞染色体異常頻度に顕著な変化は観察されなかったが、心理ストレスと鉄イオン線（0.1Gy）の両方に暴露されたマウスでは、鉄イオン線単独暴露の場合よりも、小核形成頻度、および染色体異常頻度が高くなり、統計学的に有意な差が検出された。すなわち、閉鎖空間における心理的ストレスは粒子線（鉄イオン線）の発がんリスクに影響を及ぼすことが示唆された。一方鉄イオン線全身被ばくは、Ｘ線と異なり、低い線量（0.1Gy）でも1ヶ月後の小核形成頻度を有意に増加させた。また、鉄イオン線の0.5Gyは骨髄と脾の細胞のゲノム相同組換え頻度（HR）を増加させることがRaDRマウス（♂）を用いて明らかになったが、その頻度はゲノム安定性の維持に重要なATMやscidの遺伝子をホモで欠損したマウスの生体（非照射群）で観察される頻度には及ばなかった。さらに、メダカを用いた長期極低線量率（1mGy/日）の中性子線（線源Cf-252）の被ばくモデルにより、長期連続照射後の本照射Ｘ線20Gyに対する適応応答効果（生存率増加）をはじめて確認した。また、食物（ニンニク）由来成分DADSの放射線防護効果を国際誌や国際会議にて報告し、同化合物の粒子線（鉄イオン線）とX線の生体組織における防護効果の、特に臓器による違いを見出した。
本研究を通じて確立された動物個体のモデル実験系は、長期宇宙滞在における低フルエンス粒子放射線のリスク評価に重要な知見を提供した。とくに、閉鎖空間における心理ストレスと細胞遺伝子学的損傷の関わりが示唆されたことは重要である。同様の実験系は今後、ヒトに対する放射線防護剤の検定や生活習慣等によるストレスの評価に有用である。

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] Aspergillus niger Spores Are Highly Resistant to Space Radiation (2020)
  • 著者名/発表者名: Cortesao Marta、de Haas Aram、Unterbusch Rebecca、Fujimori Akira、Schutze Tabea、Meyer Vera、Moeller Ralf
  • 雑誌名: Frontiers in Microbiology 巻: 11 ページ: -
  • DOI: 10.3389/fmicb.2020.00560
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Diallyl Disulfide Mitigates DNA Damage and Spleen Tissue Effects After Irradiation (2019)
  • 著者名/発表者名: Nakajima Tetsuo、Vares Guillaume、Ninomiya Yasuharu、Wang Bing、Katsube Takanori、Tanaka Kaoru、Maruyama Kouichi、Nenoi Mitsuru
  • 雑誌名: Medical Science Monitor 巻: 25 ページ: 8920～8927
  • DOI: 10.12659/MSM.917207
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Monoenergetic 290 MeV/n carbon-ion beam biological lethal dose distribution surrounding the Bragg peak (2019)
  • 著者名/発表者名: Buglewicz Dylan J.、Banks Austin B.、Hirakawa Hirokazu、Fujimori Akira、Kato Takamitsu A.
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 9 ページ: -
  • DOI: doi.org/10.1038/s41598-019-42600-4
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Reduction of Delayed Homologous Recombination by Induction of Radioadaptive Response in RaDR-GFP Mice (Yonezawa Effect): An Old Player With a New Role (2019)
  • 著者名/発表者名: Liu Cuihua、Hirakawa Hirokazu、Tanaka Kaoru、Mohd Saaya Fazliana、Nenoi Mitsuru、Fujimori Akira、Wang Bing
  • 雑誌名: Dose-Response 巻: 17 ページ: -
  • DOI: 10.1177/1559325819833840
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] A small fish model for quantitative analysis of radiation effects using visualized thymus responses in GFP transgenic medaka (2019)
  • 著者名/発表者名: Maruyama Kouichi、Iwanami Norimasa、Maruyama-Hayakawa Takako、Doi Kazutaka、Wang Bing
  • 雑誌名: International Journal of Radiation Biology 巻: 95 ページ: 1144～1149
  • DOI: 10.1080/09553002.2019.1589019
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Radiobiological Characterization of Canine Malignant Melanoma Cell Lines with Different Types of Ionizing Radiation and Efficacy Evaluation with Cytotoxic Agents (2019)
  • 著者名/発表者名: Yoshikawa Hiroto、Sunada Shigeaki、Hirakawa Hirokazu、Fujimori Akira、Elmegerhi Suad、Leary Del、Kato Takamitsu
  • 雑誌名: International Journal of Molecular Sciences 巻: 20 ページ: 841～841
  • DOI: 10.3390/ijms20040841
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] メダカ放射線適応応答効果の検証 (2020)
  • 著者名/発表者名: 丸山耕一
  • 学会等名: 日本動物学会関東支部大会
• [学会発表] Differences in DNA damage response to high-LET ionizing radiation between human and rodent cells (2019)
  • 著者名/発表者名: 勝部孝則、村上正弘、LIU Qiang、XIE Yi、王冰
  • 学会等名: 第42回日本分子生物学会年会
• [学会発表] Radiation-protective abilities of DADS, a garlic oil component in X-ray irradiated mice (2019)
  • 著者名/発表者名: Tetsuo Nakajima, Yasuharu Ninomiya and Mitsuru Nenoi
  • 学会等名: The 7th International Conference on Food Factors
  • 国際学会
• [学会発表] FISH analysis of chromosomal aberrations in splenocytes of Trp53-heterozygous mice exposed to both chronic restraint-induced stress and Fe-particle irradiation (2019)
  • 著者名/発表者名: 勝部孝則, 王冰, 田中薫, 二宮康晴, 平川博一, 劉翠華, 丸山耕一, Guillaume Vares, Qiang Liu, 中島徹夫, 藤森亮, 根井充
  • 学会等名: 第62回日本放射線影響学会大会
• [学会発表] Biological effects of high LET heavy ions in human blood lymphocytes and mouse cells (2019)
  • 著者名/発表者名: P. Hande, D. Zeegers, S. Venkatesan, M. Seah, P. Velmurugan, S. Koh, S. Sethu, M. Jayapal, B. Banerjee, H. Hirakawa, C. Liu, R. Okayasu, A. Fujimori
  • 学会等名: 第62回日本放射線影響学会大会
  • 招待講演
• [学会発表] Modification of radiation effects by psychosocial stress using syngenic tumor-grafted mice (2019)
  • 著者名/発表者名: Yasuharu Ninomiya, Tetsuo Nakajima
  • 学会等名: 第62回日本放射線影響学会大会
• [学会発表] 中性子線被ばく影響評価と食品由来防護剤探索 (2019)
  • 著者名/発表者名: 中島徹夫、二宮康晴、丸山耕一、小川原亮、須田充、根井充
  • 学会等名: 第33回宇宙生物科学会
• [学会発表] Effects from Chronic Restraint-Induced Stress and Total Body Fe Irradiation on the Hematopoietic System in Trp53-Heterozygous Mice (2019)
  • 著者名/発表者名: 田中薫, 王冰, 勝部孝則, 二宮康晴, 平川博一, 劉翠華, 丸山耕一, Guillaume Vares, Qiang Liu, 中島徹夫, 藤森亮, 根井充
  • 学会等名: 第33回宇宙生物科学会
• [学会発表] Chromosomal aberrations induced in Trp53-heterozygous mice exposed to both chronic restraint-induced stress and Fe-particle irradiation (2019)
  • 著者名/発表者名: 勝部孝則, 王冰, 田中薫, 二宮康晴, 平川博一, 劉翠華, 丸山耕一, Guillaume Vares, Qiang Liu, 中島徹夫, 藤森亮, 根井充
  • 学会等名: 第33回宇宙生物科学会
• [学会発表] New Findings in Characterization of Radioadaptive Response in Mice (Yonezawa Effect) (2019)
  • 著者名/発表者名: 王冰, 劉翠華, 田中薫, 勝部孝則, 平川博一, 二宮康晴, 丸山耕一, 村上正弘, 藤田和子, Qiang Liu, 藤森亮, 根井充
  • 学会等名: 第33回宇宙生物科学会
• [学会発表] Bioindocators of heavy Ion exposures in human lymphocytes: use of molecular cytogenetic techniques (2019)
  • 著者名/発表者名: Dimphy Zeegers, Shriram Venkatesan, Birendranath Banerjee, Swaminathan Sethu, Manikandan Jayapal, Akira Fujimori, Ryuichi Okayasu, Prakash Hande
  • 学会等名: 第33回宇宙生物科学会
  • 招待講演
• [学会発表] 放射線に誘発されたマウス胸腺腫とゲノム不安定性 (2019)
  • 著者名/発表者名: 藤森亮、劉翠華、平川博一、王冰、勝部孝則 、中島徹夫 、二宮康晴、田中薫 、根井充
  • 学会等名: 第33回宇宙生物科学会
• [学会発表] Characterization of Radioadaptive Response in a Mouse Model (Yonezawa Effect) (2019)
  • 著者名/発表者名: Bing Wang, Cuihua Liu, Kaoru Tanaka, Takanori Katsube, Hirokazu Hirakawa, Yasuharu Ninomiya, Kouichi Maruyama, Masahiro Murakami, Kazuko Fujita, Qiang Liu, Akira Fujimori, Mitsuru Nenoi
  • 学会等名: International Congress of Radiation Research
  • 国際学会
• [学会発表] Effects of chronic restraint-induced stress and Fe-particle irradiation on induction of chromosomal aberrations in Trp53-heterozygous mice (2019)
  • 著者名/発表者名: Takanori Katsube, Bing Wang, Kaoru Tanaka, Yasuharu Ninomiya, Cuihua Liu, Hirokazu Hirakawa, Kouichi Maruyama, Guillaume Vares, Qiang Liu, Tetsuo Nakajima, Akira Fujimori, Mitsuru Nenoi
  • 学会等名: International Congress of Radiation Research
  • 国際学会
• [学会発表] Psychosocial stress promotes radiation-induced acute damage in mice (2019)
  • 著者名/発表者名: Tetsuo Nakajima, Yasuharu Ninomiya, Keiko Unno, Takamitsu Morioka, Mayumi Nishimura, Mitsuru Nenoi, Shizuko Kakinuma
  • 学会等名: International Congress of Radiation Research
  • 国際学会
• [学会発表] FISH analysis of chromosomal aberrations induced in Trp53-heterozygous mice exposed to both chronic restraint-induced stress and Fe-particle irradiation (2019)
  • 著者名/発表者名: Takanori Katsube, Bing Wang, Kaoru Tanaka, Yasuharu Ninomiya, Hirokazu Hirakawa, Cuihua Liu, Kouichi Maruyama, Guillaume Vares, Qiang Liu, Tetsuo Nakajima, Akira Fujimori, Mitsuru Nenoi
  • 学会等名: Workshop of Radiation Medicine and Protection", Workshop of Radiation Medicine and Protection
  • 招待講演
• [学会発表] New Progress in Characterization of Radioadaptive Response in a Mouse Model (Yonezawa Effect) (2019)
  • 著者名/発表者名: Bing Wang, Cuihua Liu, Kaoru Tanaka, Takanori Katsube, Hirokazu Hirakawa, Yasuharu Ninomiya, Kouichi Maruyama, Masahiro Murakami, Kazuko Fujita, Qiang Liu, Akira Fujimori, Mitsuru Nenoi
  • 学会等名: Workshop of Radiation Medicine and Protection
  • 招待講演
• [学会発表] DIALLYL DISULFIDE AMELIORATES RADIATION DAMAGE IN CELLS AND MICE (2019)
  • 著者名/発表者名: Tetsuo Nakajima, Guillaume Vares, Yasuharu Ninomiya, Bing Wang, Takanori Katsube, Kaoru Tanaka, Kouichi Maruyama, and Mitsuru Nenoi
  • 学会等名: 国際ガーリックシンポジウム
  • 国際学会 / 招待講演