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重イオンビームは、ガンマ線などの光子線と比べて、生物効果が大きいことが知られている。そのメカニズムとして、重イオンビームは、細胞内に局所的で複雑なDNA損傷を誘発すると予想されているが、このことは実験的に証明されていない。そこで本研究では、重イオンビームが照射細胞内に誘発するDNA局所損傷を定量的に解析するための実験法を開発するとともに、重イオンビームの生物作用の初期過程を解き明かすことを目的としている。
放射線誘発DNA2本鎖切断の定量研究では、放射線照射後に細胞内に生じたDNA断片の長さと本数をパルスフィールドゲル電気泳動法で解析することにより、DNA2本鎖切断が誘発された間隔と頻度を明らかにする。従来研究では、細胞からゲノムDNAを取り出す段階での人為的なDNA鎖切断を抑制するため、放射線照射細胞をアガロース小片に包埋した状態で、24時間程度のタンパク質分解酵素処理を行ってきた。しかしながら、本年度に行った研究から、従来法では、処理中に分解されたタンパク質のみならず、短い(概ね10キロ塩基対以下の)DNA断片までもが、アガロース小片からバッファー中に流出してしまうことを見出した。これは、従来研究において、10キロ塩基対以内に複数個生じるようなDNA 2本鎖切断の定量が極めて困難であったことの、主な原因であると考えられる。
以上のことから、平成22年度は、重イオンビームが誘発する10キロ塩基対以下の短いDNA断片を失わずに回収し、10キロ塩基対以内に複数個生じるようなDNA 2本鎖切断の定量を可能にする実験条件を開発するとともに、重イオンビームに特徴的なDNA局所損傷を調べる。
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