放射性56Mn微粒子による内部被ばくの放射線障害作用とそのメカニズムの解明

2020 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 19KK0266
• 研究機関: 広島大学
• 研究代表者: 藤本 成明 広島大学, 原爆放射線医科学研究所, 准教授 (40243612)
• 研究分担者: ムサジャノワ ジャンナ 長崎大学, 原爆後障害医療研究所, 助教 (30770432) ; 佐藤 斉 茨城県立医療大学, 保健医療学部, 教授 (90285057) ; 星 正治 広島大学, 平和センター, 名誉教授 (50099090)
• 研究期間 (年度): 2019-10-07 – 2023-03-31
• キーワード: 放射線微粒子被曝影響 / 放射線マンガン / 内部被曝

研究実績の概要

一般の放射線被ばく影響評価では、放射性微粒子による内部被ばく影響は外部被曝と同じとされている。しかし、原爆被曝者の疫学データや核実験場があったカザフスタンのセメイ市周辺地域での健康調査結果は、残留放射性物質による内部被曝の健康リスクは外部被爆に比べて大きいことを示している。したがって、その生物影響の詳細を確定することは、ヒト被曝影響の正確な評価と被曝防護において極めて重要である。本研究は、原爆爆発後に土中で多量に生成した放射性二酸化マンガンをモデルにし、放射性微粒子による内部被ばく影響を動物実験によって明らかにすることを目的とする。実験実施可能な施設を持つカザフスタンのセメイ医科大学およびカザフスタン国立核センターとの国際共同研究により、ラット及びマウスを用いた病理学的、分子生物学的な生物影響メカニズム解析を行う。
本年度の研究は、COVID-19感染拡大によりカザフスタンとの人的研究交流が不可能となったこと、及び、セメイ医科大学とカザフスタン国立核センターの施設の利用が大きく制限されたことにより、大幅な変更をせざるを得なかった。以下実施した。1) マウスへの放射性マンガン微粒子曝露実験については、Web会議等の討論で可能な範囲で実施することとされ、カザフ医科大のスタッフにより小規模な確認実験のみを行った。2) 日本側では、以前にセメイ医科大学との共同研究で行ったラットへの放射性マンガン微粒子曝露実験から得られた材料について、組織での遺伝子発現定量を中心とした詳細な被曝影響解析を行った。

現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

COVID-19パンデミックの影響で、予定していたマウスへの放射性マンガン微粒子曝露実験について日本側の参加が不可能となり、大幅に縮小実施せざるを得なかったため。一方で、以前に実施していた放射性マンガン微粒子曝露したラットの保存サンプルを用いた解析は順調に行われ興味のある成果を得た。

今後の研究の推進方策

昨年度予定してた以下について実施する
1) カザフスタン国立核研究センターの原子炉の中性子線によりMnO2微粒子を放射化し、10週齢の雄C57BLマウスへ曝露する。
2) 曝露後の動物を剖検し主要臓器の放射活性をγ線スペクトロメーターで測定する。動物体内での各臓器の放射活性からの相互の寄与をモンテカルロ法とマウス数学的形態モデルにより計算して、臓器ごとの吸収線量を推計する。
3) 曝露後3日、14日、60日で、各群５匹ずつを剖検し、主要組織をホルマリン及び核酸保存試薬でそれぞれ固定する。全臓器について病理組織学的検索を行い、影響の線量依存性を明らかにする。遺伝子発現レベル変動を指標にした生物学的線量計測法を応用して、放射線感受性遺伝子発現定量により56MnO2の内部被曝の特異性と線量依存性を解明する。

次年度使用額が生じた理由

COVID-19パンデミックによる影響で、予定していたカザフスタン・セメイ大学へ赴いての共同研究ができなかったため、セメイ医科大の研究施設利用費・旅費等を次年度に繰り越した。2021度は、この延期した曝露実験を実施するため次年度使用額を用い、さらに2021年度請求した補助金を用いて2回目の曝露実験を実施する。

研究成果

• [国際共同研究] Semey Medical University/Eurasian University/Kazakhstan National Nuclear Center(カザフスタン)
  • 国名: カザフスタン
  • 外国機関名: Semey Medical University/Eurasian University/Kazakhstan National Nuclear Center
• [国際共同研究] National Med Res Center of Radiology(ロシア連邦)
  • 国名: ロシア連邦
  • 外国機関名: National Med Res Center of Radiology
• [雑誌論文] ESR tooth enamel doses of rats and mice exposed to radioactive 56MnO2 dust (2021)
  • 著者名/発表者名: Azumi Todaka, Shin Toyoda, Nariaki Fujimoto, Hitoshi Saito, Valeriy tepanenko, Noriyuki Kawano, Nailya Chaizhunusova, Darkhan Uzbekov, Ynkar Kairkhanova, Bakhyt Ruslanova,Zhaslan Abishev, Gaukhar Amantayeva, Dariya Shabdarbaeva, Kassym Zhumadilov,Almas Azhimkhanov, Masaharu Hoshi
  • 雑誌名: Advances in ESR Applications 巻: 37 ページ: 13-18
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Low-Dose Radiation Exposure with 56MnO2 Powder Changes Gene Expressions in the Testes and the Prostate in Rats (2020)
  • 著者名/発表者名: Fujimoto Nariaki、Amantayeva Gaukhar、Chaizhunussova Nailya、Shabdarbayeva Dariya、Abishev Zhaslan、Ruslanova Bakhyt、Zhunussov Yersin、Azhimkhanov Almas、Zhumadilov Kassym、Petukhov Aleksey、Stepanenko Valeriy、Hoshi Masaharu
  • 雑誌名: International Journal of Molecular Sciences 巻: 21 ページ: 4989～4989
  • DOI: 10.3390/ijms21144989
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Internal doses in experimental mice and rats following exposure to neutron-activated 56MnO2 powder: results of an international, multicenter study (2020)
  • 著者名/発表者名: Stepanenko V, Kaprin A, Ivanov S, Shegay P, Zhumadilov K, Petukhov A, Kolyzhenkov T, Bogacheva V, Zharova E, Iaskova E, Chaizhunusova N, Shabdarbayeva D, Amantayeva G, Baurzhan A, Ruslanova B, Abishev Z, Apbassova M, Kairkhanova Y, Uzbekov D, Khismetova Z, Zhunussov Y, Fujimoto N, et al
  • 雑誌名: Radiation and Environmental Biophysics 巻: 59 ページ: 683～692
  • DOI: 10.1007/s00411-020-00870-x
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Quantitative Analysis of Effects of a Single 60Co Gamma Ray Point Exposure on Time-Dependent Change in Locomotor Activity in Rats (2020)
  • 著者名/発表者名: Otani Keiko、Ohtaki Megu、Fujimoto Nariaki、Saimova Aisulu、Chaizhunusova Nailya、Rakhypbekov Tolebay、Sato Hitoshi、Kawano Noriyuki、Hoshi Masaharu
  • 雑誌名: International Journal of Environmental Research and Public Health 巻: 17 ページ: 5638～5638
  • DOI: 10.3390/ijerph17165638
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Causative role for defective expression of mitochondria‐eating protein in accumulation of mitochondria in thyroid oncocytic cell tumors (2020)
  • 著者名/発表者名: Mussazhanova Zhanna、Shimamura Mika、Kurashige Tomomi、Ito Masahiro、Nakashima Masahiro、Nagayama Yuji
  • 雑誌名: Cancer Science 巻: 111 ページ: 2814～2823
  • DOI: 10.1111/cas.14501
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Cutaneous pilomatrical carcinosarcoma: a case report with molecular analysis and literature review (2020)
  • 著者名/発表者名: Luong Thi My Hanh、Akazawa Yuko、Mussazhanova Zhanna、Matsuda Katsuya、Ueki Nozomi、Miura Shiro、Hara Toshihide、Yokoyama Hiroko、Nakashima Masahiro
  • 雑誌名: Diagnostic Pathology 巻: 15 ページ: 7
  • DOI: 10.1186/s13000-020-0925-y
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Impact of Local High Doses of Radiation by Neutron Activated Mn Dioxide Powder in Rat Lungs: Protracted Pathologic Damage Initiated by Internal Exposure (2020)
  • 著者名/発表者名: Shichijo Kazuko、Takatsuji Toshihiro、Abishev Zhaslan、Uzbekov Darkhan、Chaizhunusova Nailya、Shabdarbaeva Dariya、Niino Daisuke、Kurisu Minako、Takahashi Yoshio、Stepanenko Valeriy、Azhimkhanov Almas、Hoshi Masaharu
  • 雑誌名: Biomedicines 巻: 8 ページ: 171～171
  • DOI: 10.3390/biomedicines8060171
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] Changes in morphology and gene expressions of neonatally X-irradiated thyroid gland in rats (2020)
  • 著者名/発表者名: Fujimoto N, Matsuu-Matsuyama M, Nakashima M
  • 学会等名: 22nd European Congress of Endocrinology
  • 国際学会
• [学会発表] 結節内結節を伴う甲状腺良性結節の53BP1による分子病理学的特徴解析 (2020)
  • 著者名/発表者名: 清水智貴、松田勝也、高田奈美、黒濵大和、Mussazhanova Zhanna、Sailaubekova Yerkezhan、大坪智恵子、佐藤伸也、山下弘幸、中島正洋
  • 学会等名: 第24回日本臨床内分泌病理学会