重イオン生物応答メカニズムのテーラーメードマイクロビーム照射による解析

2016 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 16K00552
• 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: 舟山 知夫 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 高崎量子応用研究所 放射線生物応用研究部, 上席研究員(定常) (40354956)
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2019-03-31
• キーワード: マイクロビーム / 重イオン / 高LET / 重イオンヒット効果 / バイスタンダー効果

研究実績の概要

高LET重イオンの生物作用機構を明らかにし、重粒子線がん治療の高度化や宇宙放射線影響リスク評価への適用に発展させていくため、重イオンマイクロビームを用いた生物照射実験を行う。
実験では、ラピッドプロトタイピングを用い、照射実験の要件ごとに最適化した形状の照射容器を開発することで、従来の手法では実現できなかった生物試料への重イオン照準照射を実現し、これを用いて、重イオンの生物照射効果の分子メカニズムを明らかにする。
平成28年度は、ラピッドプロトタイピングによるテーラーメード照射容器を製作するためのデスクトップ切削加工機を導入し、容器の設計を行うとともに、容器細胞接着面の細胞培養条件の検討を行った。テーラーメード照射容器は、実験デザインに即した容器枠に、細胞接着面とするポリプロピレンフィルムを接着して製作する。ポリカーボネート板を導入したデスクトップ切削加工機を用いて3D CADで設計した容器枠の形状に加工した結果、高い精度の容器枠を作成することができた。また、細胞接着面となるポリプロピレンフィルムは、表面処理を行わない場合、細胞の接着と増殖が市販組織培養容器と比べて低かったが、接着面を真空プラズマ処理することで細胞接着と増殖を改善することができた。これに加え、集束式マイクロビーム装置における生体蛍光染色を用いた細胞認識効率を向上するため、当該システムへの高感度EMCCDカメラの組み込みと、LED落射光源の導入を行い、従来よりも高速かつ正確な細胞自動認識を実現することができた。

現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

採択された研究計画で予定していた平成28年度の実施項目である、テーラーメード照射容器政策手法の確立と照射容器における細胞培養条件の検討について、研究を実施し、おおむね計画通りに成果を得ることができた。

今後の研究の推進方策

平成29年度は、これまでの研究で確立したテーラーメード照射容器を用い、重イオンマイクロビームによる照射および照射効果解析条件の検討を進める。これらの条件決定の後、年度後半では、計画に従い重イオンシングルヒット効果及び重イオン誘発バイスタンダー効果の解析実験に着手する。

次年度使用額が生じた理由

デスクトップ切削加工機の導入にあたり、最新の製品情報をもとに導入機種を再検討した結果、計画で計上していた導入費用に対し差額が生じた。

次年度使用額の使用計画

H29年度以降に使用する実験消耗品費として使用を予定。

研究成果

• [雑誌論文] 量研機構・高崎の重イオンマイクロビーム (2016)
  • 著者名/発表者名: 舟山 知夫, 横田 裕一郎, 鈴木 芳代
  • 雑誌名: 放射線生物研究 巻: 51 ページ: 336-356
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] 重イオン線によるバイスタンダー応答の特徴 (2016)
  • 著者名/発表者名: 冨田 雅典, 松本 英樹 , 舟山 知夫
  • 雑誌名: 放射線生物研究 巻: 51 ページ: 324-335
  • 査読あり
• [雑誌論文] 3.In vivo 3D analysis of systemic effects after local heavy-ion beam irradiation in an animal model (2016)
  • 著者名/発表者名: K. Nagata, C. Hashimoto , T. Watanabe-Asaka , K. Itoh , T. Yasuda , K. Ohta , H. Oonishi , K. Igarashi , M. Suzuki , T. Funayama , Y. Kobayashi , T. Nishimaki , T. Katsumura , H. Oota , M. Ogawa , A. Oga , K. Ikemoto , H. Itoh , N. Kutsuna , S. Oda , H. Mitani
  • 雑誌名: Sci Rep 巻: 6 ページ: 28691
  • DOI: 10.1038/srep28691
  • 査読あり
• [雑誌論文] Development of Live-Cell Imaging System for Long-Term Analysis of Bystander Cell Populations Irradiated with Heavy-Ion Microbeams (2016)
  • 著者名/発表者名: T. Funayama, Y. Yokota , Y. Kobayashi
  • 雑誌名: QST-M-2, QST Takasaki Annual Report 2015 巻: - ページ: 109
  • オープンアクセス
• [学会発表] 重イオンマイクロビームシステムオフライン観察系の高度化 (2017)
  • 著者名/発表者名: 舟山 知夫, 横田 裕一郎
  • 学会等名: 第1回QST高崎研シンポジウム
  • 発表場所: 高崎量子応用研究所(群馬県・高崎市)
  • 年月日: 2017-01-26 – 2017-01-27
• [学会発表] 重イオンマイクロビームを用いたモデル生物研究 (2016)
  • 著者名/発表者名: 舟山 知夫, 白井 孝治, 保田 隆子, 浅香 智美, 尾田 正二, 三谷 啓志, 鈴木 芳代
  • 学会等名: 日本放射線影響学会第59回大会
  • 発表場所: JMSアステールプラザ(広島県・広島市)
  • 年月日: 2016-10-26 – 2016-10-28
  • 招待講演