低線量被ばくが生殖細胞へ与える影響と再現可能な継世代実験系の構築

2020 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 20K12192
• 研究機関: 北海道科学大学
• 研究代表者: 中田 章史 北海道科学大学, 薬学部, 准教授 (70415420)
• 研究分担者: 三浦 富智 弘前大学, 被ばく医療総合研究所, 教授 (20261456) ; 山城 秀昭 新潟大学, 自然科学系, 准教授 (60612710) ; 篠田 壽 東北大学, 歯学研究科, 名誉教授 (80014025) ; 後藤 淳 新潟大学, 研究推進機構, 助教 (90370395)
• 研究期間 (年度): 2020-04-01 – 2023-03-31
• キーワード: 放射線 / 実験動物 / 野生動物 / 生殖細胞

研究実績の概要

実験動物における生殖組織の評価系を確立するためにマウスに放射線を照射し、被ばく後の生殖細胞形成機構を明らかにするために、幼児期被ばくと青年期被ばくを想定した被ばく時年齢、生殖巣の回復できる線量の検討を行った。具体的に、8日齢（幼児期被ばく）、50日齢（青年期被ばく）のICRマウスに対して1,2, 4 Gy照射後、つがいで飼育し、生殖細胞形成が観察されるであろう時期にサンプリングを行った。しかしながら飼育中に多くの個体が死亡したため、放射線照射や飼育条件について検討を行う必要があった。
一方、予備検討の結果、急性照射や慢性照射後において、照射終了後にマウスの精巣重量が回復することから、精巣における回復メカニズムを検討することができると考えた。精巣の維持に関わるといわれている遺伝子に着目して、上記実験におけるマウスの精巣の遺伝子発現量を測定した。この遺伝子の発現量は対照群、2Gy照射群において加齢に伴い増加していたが、4Gy照射群では2.4倍に減少した。さらに、青年期被ばく群では、照射線量が高くなるにつれ、遺伝子発現量も増加傾向にあった。この遺伝子は、加齢だけでなく照射後においても遺伝子発現の増幅傾向が見られることから精巣の維持、回復に関わっている可能性が考えられ、文献情報と一致している。
さらに、精子細胞膜に発現するIzumo1の遺伝子発現量は、放射線の影響評価の指標として有効であるため、放射性物質汚染地域のアカネズミの精巣の影響解析に適用できるか検討した。まずマウスのIzumo1遺伝子からプライマーを設計した。これを用いてアカネズミの精巣cDNAを鋳型とし、PCRにより増幅した。増幅されたDNA断片のクローニングおよび塩基配列を決定したところ、得られた約450bp、約650bpの断片はマウスと高い相同生を示した。

現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

実験動物における放射線の生殖組織の評価系を確立するためには、線量と生殖細胞の様々な変化を把握する必要があるが、照射時期、照射条件等に関する知見が蓄積されていないために、実験動物の体細胞で行われている研究手法および結果が生殖細胞に対応するかどうか検討が必要である。精巣の維持に関わる遺伝子の発現量は、放射線照射後に変化する可能性が示された。
放射線汚染地域における生殖組織の評価系を確立するために、アカネズミにおける精子細胞膜に発現するIzumo1遺伝子の部分領域を得ることができた。

今後の研究の推進方策

マウスの放射線照射実験後、飼育中に多くの個体が死亡したため、照射や飼育条件について検討を行う。放射線照射後の精巣の回復期、維持に関与する遺伝子の探索を行う。また、生殖器官について病理解析、減数分裂の正常性およびアポトーシスを解析を行う。
放射線汚染地域に生息する小哺乳類の捕獲、標本作製および精子の保存を行う。野生動物における放射線の影響評価の指標作成のために、引き続きアカネズミのIzumo1遺伝子の配列決定を行う。
アカネズミの過排卵誘起、体外成熟、体外受精、受精卵移植技術の確立を目指す。

次年度使用額が生じた理由

マウスの放射線照射実験後、飼育中に多くの個体が死亡したため、次年度使用額が生じた。照射実験が軌道に乗れば、予定通りの予算が執行できる。

研究成果

• [雑誌論文] Contribution of light and electron microscopy in the identification of morphological alterations in large Japanese field mouse (Apodemus speciosus) testes exposed to low-dose-rate radiations. (2021)
  • 著者名/発表者名: Gatti, M., Palmerini, M. G., Belli, M., Nottola, S. A., Fujishima, Y., Yamashiro, H., Nakata, A., Miura, T., & Macchiarelli, G.
  • 雑誌名: Microscopie 巻: 31 ページ: 1~5
  • DOI: 10.4081/microscopie.2020.9697
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Morphological reproductive characteristics of testes and fertilization capacity of cryopreserved sperm after the Fukushima accident in raccoon ( Procyon lotor ) (2021)
  • 著者名/発表者名: Komatsu, K. Iwasaki, T. Murata, K. Yamashiro, H. Goh, V. S. T. Nakayama, R. Fujishima, Y. Ono, T. Kino, Y. Simizu, Y. Takahashi, A. Shinoda, H. Ariyoshi, K. Kasai, K. Suzuki, M. Palmerini, M. G. Belli, M. Macchiarelli, G. Oka, T. Fukumoto, M. Yoshida, M. A. Nakata, A. Miura, T.
  • 雑誌名: Reproduction in Domestic Animals 巻: 56 ページ: 484～497
  • DOI: 10.1111/rda.13887
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Transition of Radioactive Cesium Deposition in Reproductive Organs of Free-Roaming Cats in Namie Town, Fukushima (2021)
  • 著者名/発表者名: Fujishima Yohei、Kino Yasushi、Ono Takumi、Goh Valerie Swee Ting、Nakata Akifumi、Ariyoshi Kentaro、Kasai Kosuke、Toyoda Tadashi、Akama Toru、Tazoe Hirofumi、Yamada Masatoshi、Yoshida Mitsuaki A.、Miura Tomisato
  • 雑誌名: International Journal of Environmental Research and Public Health 巻: 18 ページ: 1772～1772
  • DOI: 10.3390/ijerph18041772
  • 査読あり
• [雑誌論文] Seasonal changes in the spermatogenesis of the large Japanese field mice (Apodemus speciosus) controlled by proliferation and apoptosis of germ cells (2020)
  • 著者名/発表者名: Ito Jun、Meguro Kanna、Komatsu Kazuki、Ohdaira Takuya、Shoji Rina、Yamada Takahisa、Sugimura Satoshi、Fujishima Yohei、Nakata Akifumi、Fukumoto Manabu、Miura Tomisato、Yamashiro Hideaki
  • 雑誌名: Animal Reproduction Science 巻: 214 ページ: 106288～106288
  • DOI: 10.1016/j.anireprosci.2020.106288
  • 査読あり
• [雑誌論文] Environmental radiation on large Japanese field mice in Fukushima reduced colony forming potential in hematopoietic progenitor cells without inducing genomic instability (2020)
  • 著者名/発表者名: Ariyoshi Kentaro、Miura Tomisato、Kasai Kosuke、Goh Valerie Swee Ting、Fujishima Yohei、Nakata Akifumi、Takahashi Atsushi、Shimizu Yoshinaka、Shinoda Hisashi、Yamashiro Hideaki、Seymour Colin、Mothersill Carmel、Yoshida Mitsuaki A.
  • 雑誌名: International Journal of Radiation Biology 巻: Aug 20 ページ: 1～12
  • DOI: 10.1080/09553002.2020.1807643
  • 査読あり
• [雑誌論文] Improved harvest and fixation methodology for isolated human peripheral blood mononuclear cells in cytokinesis-block micronucleus assay (2020)
  • 著者名/発表者名: Goh Valerie Swee Ting、Nakayama Ryo、Blakely William F.、Abe Yu、Chua Christelle En Lin、Chew Zi Huai、Nakata Akifumi、Fujishima Yohei、Yoshida Mitsuaki A.、Kasai Kosuke、Ariyoshi Kentaro、Miura Tomisato
  • 雑誌名: International Journal of Radiation Biology 巻: 97 ページ: 194～207
  • DOI: 10.1080/09553002.2021.1844338
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Extracellular vesicles released from irradiated neonatal mouse cheek tissue increased cell survival after radiation (2020)
  • 著者名/発表者名: Ariyoshi Kentaro、Hiroyama Yota、Fujiwara Naoya、Miura Tomisato、Kasai Kosuke、Nakata Akifumi、Fujishima Yohei、Ting Goh Valerie Swee、Yoshida Mitsuaki A
  • 雑誌名: Journal of Radiation Research 巻: 62 ページ: 73～78
  • DOI: 10.1093/jrr/rraa106
  • 査読あり
• [雑誌論文] Assessment of chromosome aberrations in large Japanese field mice (Apodemus speciosus) in Namie Town, Fukushima (2020)
  • 著者名/発表者名: Fujishima Yohei、Nakata Akifumi、Ujiie Risa、Kasai Kosuke、Ariyoshi Kentaro、Goh Valerie Swee Ting、Suzuki Kojun、Tazoe Hirofumi、Yamada Masatoshi、Yoshida Mitsuaki A.、Miura Tomisato
  • 雑誌名: International Journal of Radiation Biology 巻: Jul 2020 ページ: 1～9
  • DOI: 10.1080/09553002.2020.1787548
  • 査読あり
• [学会発表] 福島県浪江町に生息する野生動物の臓器の放射性セシウム濃度測定と内部被ばく線量推定 (2020)
  • 著者名/発表者名: 小野拓実、木野康志、高橋温、鈴木敏彦、清水良央、千葉美麗、藤嶋洋平、Valerie GOH、有吉健太郎、中田章史、鈴木正敏、山城秀昭、関根勉、篠田壽、三浦富智
  • 学会等名: 日本放射線影響学会第63回大会
• [学会発表] 歯は個体被ばく量を評価するうえで有用である (2020)
  • 著者名/発表者名: 高橋温、小野巧実、小荒井一真、岡壽崇、清水良央、千葉美麗、鈴木俊彦、有吉健太郎、葛西宏介、中田章史、藤嶋洋平、山城秀昭、関根勉、佐々木啓一、木野康志、三浦富智、篠田壽
  • 学会等名: 日本放射線影響学会第63回大会
• [学会発表] 福島県の放射線汚染地域に生息する種々の野生動物における染色体解析 (2020)
  • 著者名/発表者名: 藤嶋洋平、中田章史、Valerie GOH、葛西宏介、有吉健太郎、鈴樹亨純、山城秀昭、篠田壽、吉田光明、三浦富智
  • 学会等名: 日本放射線影響学会第63回大会
• [学会発表] 被災アライグマにおける生殖機能への影響評価 (2020)
  • 著者名/発表者名: 岩崎亜美、村田康輔、山城秀昭、Valerie GOH、中山亮、藤嶋洋平、小野巧実、木野康志、清水良央、高橋温、篠田壽、有吉健太郎、葛西宏介、鈴木正敏、福本学、吉田光明、中田章史、三浦富智
  • 学会等名: 日本放射線影響学会第63回大会
• [学会発表] 放射線によるマウス生殖系列細胞の影響解析 (2020)
  • 著者名/発表者名: 中田章史、坂本菜子、岡田栞奈、上田政二、五十嵐萌、江川祥子、飯塚大輔、鶴岡千鶴、尚奕、柿沼志津子、阿部靖之、山城秀昭、吉田光明、三浦富智
  • 学会等名: 日本放射線影響学会第63回大会
• [学会発表] 被災アカネズミの保存凍結精子を用いた受精能評価 (2020)
  • 著者名/発表者名: 二瓶和、 時田駿、村田康輔、岩崎亜美、山城秀昭、中田章史、藤嶋洋平、三浦富智
  • 学会等名: 日本放射線影響学会第63回大会