マイクロビームを用いた重イオン照射細胞内DNA損傷の分布と細胞応答機構の解析

2006 年度 研究成果報告書概要

• 研究課題/領域番号: 17510055
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 放射線・化学物質影響科学
• 研究機関: 独立行政法人日本原子力研究開発機構
• 研究代表者: 小林 泰彦 独立行政法人日本原子力研究開発機構, 量子ビーム応用研究部門, 研究主幹 (50354957)
• 研究期間 (年度): 2005 – 2006
• キーワード: 重イオンマイクロビーム / 高LET放射線 / アポトーシス / バイスタンダー効果 / DNA損傷 / トラック構造 / 非相同末端結合 / Ku

研究概要

高LET放射線である重粒子線の飛跡周辺の局所的エネルギー付与分布の違いが、細胞のDNA損傷と放射線応答に及ぼす影響を明らかにすることを目的として、重イオンマイクロビームを用いて、イオンが直接ヒットした細胞と、バイスタンダー細胞におけるアポトーシス誘発などの照射効果を個別に解析する実験系を確立した。互いに同一のLET値を持っようにエネルギーを調整した^<12>Cイオン及び^<20>NeイオンをCHO-K1細胞に照射し、細胞核内のDNA損傷領域の広がりを蛍光免疫学的手法で解析、同一LET値を有する重イオンのトラック構造の違いが、DNA損傷の生成様式に影響することを明らかにした。このとき、抗γH2AX抗体を用いて可視化されたDNA2本鎖切断の局在部位に非相同性末端結合を担うKu80が局在する過程を、GFPを用いて観察し、異なるトラック構造を有するイオン種によって、DNA損傷に対する修復蛋白質の動態が異なることを明らかにした。さらに、重イオンマイクロビームを用いて個別のCHO-K1細胞の核以外の領域に照準した照射実験により、DNA損傷の生成を出発点とするアポトーシス誘発機構以外に、細胞膜損傷が引き金となる別のアポトーシス誘発機構が存在することを示唆する結果を得た。一方、高密度接触阻害培養条件下のヒト正常線維芽細胞への照射実験により、二次コロニー形成能を指標とするヒト正常線維芽細胞の遅延的細胞死はLETに依存しないこと、重イオンを照射したヒト正常線維芽細胞AGOI522の生存子孫細胞に形態学的な異常が誘導されること、コンフルエントに培養1された細胞のごく一部に対して重イオンマイクロビームを照射しただけで、圧倒的多数を占める周囲のバイスタンダー細胞においてもアポトーシスが誘発されること、などを明らかにした。

研究成果

• [雑誌論文] Role of DNA-PKcs in the bystander effect after low- or high-LET irradiation (2007)
  • 著者名/発表者名: Yuichi Kanasugi, Nobuyuki Hamada, Seiichi Wada, Tomoo Funayama, Tetsuya Sakashita, Takehiko Kakizaki, Yasuhiko Kobayashi, Kaoru Takakura
  • 雑誌名: International Journal of Radiation Biology 83(2) ページ: 73-80
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Role of DNA-PKcs in the bystander effect after low-or high-LET irradiation. (2007)
  • 著者名/発表者名: Yuichi Kanasugi, Nobuyuki Hamada, Seiichi Wada, Tomoo Funayama, Tetsuya Sakashita, Takehiko Kakizaki, Yasuhiko Kobayashi, Kaoru Takakura
  • 雑誌名: International Journal of Radiation Biology 83 ページ: 73-80
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Method for detecting DNA strand breaks in mammalian cells using the Deinococcus radiodurans PprA protein (2006)
  • 著者名/発表者名: Katsuya Satoh, Seiichi Wada, Masahiro Kikuchi, Tomoo Funayama, Issay Narumi, Yasuhiko Kobayashi
  • 雑誌名: Mutation Research : Fundamental and Molecular Mechanisms of Mutagenesis 596 ページ: 36-42
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] LET-Dependent Survival of Irradiated Normal Human Fibroblasts and Their Descendents (2006)
  • 著者名/発表者名: Nobuyuki Hamada, Tomoo Funayama, Seiichi Wada, Testuya Sakashita, Takehiko Kakizaki, Meinan Ni, Yasuhiko Kobayashi
  • 雑誌名: Radiation Research 166 ページ: 24-30
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Distinct Modes of Cell Death by Ionizing Radiation Observed in Two Lines of Feline T-Lymphocytes (2006)
  • 著者名/発表者名: Takehiko Kakizaki, Nobuyuki Hamada, Seiichi Wada, Tomoo Funayama, Tetsuya Sakashita, Tsutomu Hohdatsu, Tadashi Sano, Masahiro Natsuhori, Yasuhiko Kobayashi, Nobuhiko Ito
  • 雑誌名: Journal of Radiation Research 47(3-4) ページ: 237-243
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Killing of Feline T-Lymphocytes by Gamma-Rays and Energetic Carbon Ions (2006)
  • 著者名/発表者名: Takehiko Kakizaki, Nobuyuki Hamada, Tomoo Funayama, Tetsuya Sakashita, Seiichi Wada, Tsutomu Hohdatsu, Masahiro Natsuhori, Tadashi Sano, Yasuhiko Kobayashi, Nobuhiko Ito
  • 雑誌名: The Journal of Veterinary Medical Science 68(12) ページ: 1269-1273
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Analysis of Cellular Effects and Local Damage Induced by High LET Heavy Ions (2006)
  • 著者名/発表者名: Seiichi Wada, Nobuyuki Hamada, Tomoo Funayama, Tetsuya Sakashita, Takehiko Kakizaki, Yuichiro Yokota, Yoshihiro Hase, Yasuhiko Kobayashi
  • 雑誌名: JAEA-Review 2006-042 ページ: 99
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] 細胞局部照射実験の歴史と粒子線マイクロビームのマイクロサージャリへの応用 (2006)
  • 著者名/発表者名: 小林泰彦
  • 雑誌名: RADIOISOTOPES 55 ページ: 281-292
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Method for detecting DNA strand breaks in mammalian cells using the Deinococcus radiodurans PprA protein. (2006)
  • 著者名/発表者名: Katsuya Satoh, Seiichi Wada, Masahiro Kikuchi, Tomoo Funayama, Issay Narumi, Yasuhiko Kobayashi
  • 雑誌名: Mutation Research /Fundamental and MolecularMechanisms of Mutagenesis 596 ページ: 36-42
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] LET dependent survival of irradiated normal human fibroblasts and their descendents. (2006)
  • 著者名/発表者名: Nobuyuki Hamada, Tomoo Funayama, Seiichi Wada, Testuya Sakashita, Takehiko Kakizaki, Meinan Ni, Yasuhiko Kobayashi
  • 雑誌名: Radiation Research 166 ページ: 24-30
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Distinct modes of cell death by ionizing radiation observed in two lines of feline T-lymphocytes. (2006)
  • 著者名/発表者名: Takehiko Kakizaki, Nobuyuki Hamada, Seiichi Wada, Tomoo Funayama, Tetsuya Sakashita, Tsutomu Hohdatsu, Tadashi Sano, Masahiro Natsuhori, Yasuhiko Kobayashi, Nobuhiko Ito
  • 雑誌名: Journal of Radiation Research 47 ページ: 237-243
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Killing of feline T-lymphocytes by gamma-rays and energetic carbon ions. (2006)
  • 著者名/発表者名: Takehiko Kakizaki, Nobuyuki Hamada, Tomoo Funayama, Tetsuya Sakashita, Seiichi Wada, Tsutomu Hohdatsu, Masahiro Natsuhori, Tadashi Sano, Yasuhiko Kobayashi, Nobuhiko Ito
  • 雑誌名: The Journal of Veterinary Medical Science 68 ページ: 1269-1273
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Analysis of Cellular Effects and Local Damage Induced by High LET Heavy Ions. (2006)
  • 著者名/発表者名: Seiichi Wada, Nobuyuki Hamada, Tomoo Funayama, Tetsuya Sakashita, Takehiko Kakizaki, Yuichiro Yokota, Yoshihiro Hase, Yasuhiko Kobayashi
  • 雑誌名: JAEA-Review 2006-042 ページ: 99
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Irradiation of mammalian cultured cells with collimated heavy ion microbeam (2005)
  • 著者名/発表者名: Tomoo Funayama, Seiichi Wada, Yasuhiko Kobayashi, Hiroshi Watanabe
  • 雑誌名: Radiation Research 163(2) ページ: 241-246
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Prediction of Cellular Radiosensitivity from DNA Damage Induced by γ-Rays and Carbon Ion Irradiation in Canine Tumor Cells (2005)
  • 著者名/発表者名: Seiichi Wada, Tran Van Khoa, Yasuhiko Kobayashi, Tomoo Funayama, Kikumi Ogihara, Shunji Ueno, Nobuhiko Ito
  • 雑誌名: Journal of Veterinary medical Science 67(11) ページ: 1089-1095
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Cellular Radiation Response and Local Damage Induced by High LET Heavy Ions (2005)
  • 著者名/発表者名: Seiichi Wada, Tomoo Funayama, Tetsuya Sakashita, Yuichiro Yokota, Nobuyuki Hamada, Takehiko Kakizaki, Yoshihiro Hase, Yasuhiko Kobayashi
  • 雑誌名: JAEA-Review 2005-001 ページ: 102-103
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] マイクロビームによる細胞のピンポイント照射 (2005)
  • 著者名/発表者名: 小林泰彦
  • 雑誌名: 放射線と産業 181 ページ: 21-25
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Irradiation of mammalian cultured cells with collimated heavy ion microbeam. (2005)
  • 著者名/発表者名: Tomoo Funayama, Seiichi Wada, Yasuhiko Kobayashi, Hiroshi Watanabe
  • 雑誌名: Radiation Research 163 ページ: 241-256
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Prediction of cellular radiosensitivity from DNA damage induced by γ-rays and carbon ion irradiation in canine tumor cells. (2005)
  • 著者名/発表者名: Seiichi Wada, Tran Van Khoa, Yasuhiko Kobayashi, Tomoo Funayama, Kikumi Ogihara, Shunji Ueno, Nobuhiko Ito
  • 雑誌名: Journal of Veterinary Medical Science 67 ページ: 1089-1095
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Analysis of Cellular Radiation Response and Local Damage Induced by High LET Heavy Ions. (2005)
  • 著者名/発表者名: Seiichi Wada, Tomoo Funayama, Tetsuya Sakashita, Yuichiro Yokota, Nobuyuki Hamada, Takehiko Kakizaki, Yoshihiro Hase, Yasuhiko Kobayashi
  • 雑誌名: JAEA-Review 2005-001 ページ: 102-103
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より