細胞内環境における生体分子損傷生成のLET依存性

1996 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 08458158
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 研究機関: 高エネルギー物理学研究所
• 研究代表者: 小林 克己 高エネルギー物理学研究所, 放射光実験施設, 助教授 (20114077)
• 研究分担者: 宇佐美 徳子 高エネルギー物理学研究所, 放射光実験施設, 助手 (60232807)
• キーワード: 分子損傷 / 高密度電離 / オージェ効果 / 単色軟X線 / 細胞内環境

研究概要

エネルギー付与密度が高い放射線を照射すると、吸収エネルギー(吸収線量)あたりの生物細胞に対する効果は大きくなる。我々は高密度電離した時に高い密度で生成した水ラジカルが再結合してしまう様な局所的な領域での反応が高い生物効果を示す原因となっていると考えた。濃厚水溶液を用いれば上記の様な局所的な領域内に溶質分子を送り込むことができる。本研究の目的は、濃厚水溶液における生体分子の放射線分解の電離密度依存性を調べることである。
さきに我々はアデノシン三燐酸(ATP)の濃厚溶液を用いて、オージェ効果に伴う高密度電離によってアデニンの放出が増大することを見いだしている。そこでATPの濃厚水溶液に単色化された放射光X線を照射して、ATPの分解効率のX線エネルギー依存性を調べた。X線のエネルギーを変えることによって電離密度を変えることが出来、濃度を変えた試料を用いることで異なるエネルギー依存性を確認することが出来る。この予測を確かめるために、150mg/mlの濃度およびその1/100の1.5mg/mlの濃度のATP溶液におけるアデニンの遊離の効率を照射X線のエネルギーを変えて測定した。その結果、以下のような結論が得られた。
1.低濃度試料におけるりんK殻共鳴吸収に伴うアデニンの収率変化は、高濃度ですでに報告された結果とは逆の変化を示した。
2.低濃度試料でのアデニン収率は、Fricke溶液での鉄イオン酸化収率と同様に照射X線エネルギーの減少に伴って減少した。
以上の結果から、我々が提唱している水溶液中では異なる性質の反応場が存在しているという仮説と矛盾しない。さらに仮説を検証する実験を計画中である。

研究成果

• [文献書誌] K.Kobayashi: "Radiobiology using Synchrotron Radiation" Proceedings of the International School of Physics 'Enrico Fermi'. 128. 333-352 (1996)
• [文献書誌] H.Konishi: "Synchrotron Radiation Beamline to Study Radioactive Materials at the Photon Factory." Nucl.Instrum,Methods. A372. 322-332 (1996)
• [文献書誌] K.Takakura: "DNA Degradation (Atomic Target Method Using Synchrotron Radiation)" "Polymeric Materials Encyclopedia". 3. 1926-1931 (1996)
• [文献書誌] P.Andonov: "Cluster Formation in Liquid Lithium Niobate ; A Small Angle Scattering Investigation" Z.Naturforsch.51a. 133-146 (1996)
• [文献書誌] Y.Furusawa: "Radiolytic products of bromodeoxyuridine in solids by 60Co g-rays and monochromatic soft X-rays at the K-absorption edge of bromine." Acta Oncologica. 35. 877-882 (1996)
• [文献書誌] H.Maezawa: "Lethal effect of K-shell absorption of intracellular phosphorus on wild-type and radiation sensitive mutants of E.coli cells" Acta Oncologica. 35. 889-894 (1996)
• [文献書誌] K.Hieda: "Single-and double-stranded breaks in pBR322 plasmid DNA by Monochromatic X-rays on and off the K-absorption peak of Phosphorus." Int.J.Radiat.Biol.70. 437-445 (1996)