2018 Fiscal Year Annual Research Report
低フルエンス粒子放射線の動物個体への影響と生体の適応に関する多面的解析
| Project Area | "LIVING IN SPACE" - Integral Understanding of life-regulation mechanism from "SPACE" |
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| Project/Area Number |
15H05944
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| Research Institution | National Institutes for Quantum and Radiological Science and Technology |
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Principal Investigator |
根井 充 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 放射線医学総合研究所 人材育成センター, 部長 (10164659)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
王 冰 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 放射線医学総合研究所 放射線影響研究部, チームリーダー(定常) (10300914)
勝部 孝則 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 放射線医学総合研究所 放射線影響研究部, 主幹研究員(定常) (10311375)
藤森 亮 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 放射線医学総合研究所 放射線障害治療研究部, チームリーダー(定常) (50314183)
丸山 耕一 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 放射線医学総合研究所 福島再生支援本部, 主任研究員(定常) (70349033)
中島 徹夫 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 放射線医学総合研究所 放射線影響研究部, チームリーダー(定常) (80237271)
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| Project Period (FY) |
2015-06-29 – 2020-03-31
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| Keywords | 宇宙放射線 / ストレス / ゲノム損傷 / 感受性修飾 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、発がんと密接に関わるゲノム損傷に注目し、低線量X線もしくはγ線による生体影響と比較することによって、相対的に低フルエンス粒子放射線のリスクを明らかにすることを主な目的としている。平成３０年度は、前年度までの成果のうち、マウス骨髄・脾細胞の鉄イオン線に誘導された染色体解析で得られた成果を国際学会（The 42nd COSPAR）で、またニンニク油の硫黄含有主成分のジアリルジスルフィド(DADS) による放射線防護効果について日本放射線影響学会と日本栄養・食糧学会で報告した。そしてこれらに関連する４報の原著論文を発表した。ゲノム安定性の維持に不可欠なTP53がん抑制遺伝子のヘテロ欠損マウス（p53+/-マウス）に「身体拘束」を加えることで胸腺リンパ腫発症までの潜伏期間が顕著に短縮されるという海外の研究報告（Feng Z. et al., PNAS 2012）を受け、同様の動物モデルを用いて鉄イオン線と動物個体に特有の心理的ストレスの複合効果を評価する実験系を構築し、これまでに２回の実験を行なった。そして骨髄細胞における小核形成頻度、脾細胞における染色体異常頻度はいずれも拘束のみ（照射なし）によって増加が見られず、拘束が鉄イオン線の作用を修飾する傾向を認めた。さらに、RaDRトランスジェニックマウスを用いて、ゲノム不安定性の指標となるDNA相同組み換え頻度を測定し、低フルエンス鉄イオン線（0.1-0.5 Gy）による突然変異の誘導を観察するとともに、低い線量のX線事前照射による適応応答を明らかにし、同マウスが放射線生体応答の新しい生体モデルとして有効であることを確認し、論文で報告した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
「研究実績の概要」に記載した通り、マウスを用いた実験においては当初の計画通りゲノム損傷（すなわち骨髄細胞における小核生成と脾細胞における染色体異常の誘発）を指標としてX線および鉄イオン線に対する感受性を比較するためのデータが得られた。これらをもとに、長期宇宙滞在にともなう閉鎖的居住空間がもたらす心理的ストレスの修飾作用を探るため、身体拘束ストレスによる低フルエンス粒子放射線のゲノム損傷誘導への修飾効果の有無を確認するためのモデル動物実験を実施し、回収した骨髄・脾細胞の標本作成が進み、成果が得られ始めている。また、これまでガンマ線・X線を用いてその有効性が認められ、解析技術にも改良を加えたゲノム不安定性誘導の評価系動物モデル（RaDRマウス）を、低フルエンス粒子放射線のリスク評価に適用するべく、重粒子放射線（炭素イオン、鉄イオン）の照射実験を実施した。さらに、ジアリルジスルフィド（DADS）の粒子放射線に対する生体レベルでの防護効果が示唆され、今後は多様な評価系を用いてより知見が深められることが見込まれている。そして平成27年度に照射系構築の遅れが出たメダカの長期連続照射実験については、平成29年度までに遅れを取り戻し、低フルエンス率中性子の影響評価のマーカー遺伝子の候補が上がっている。以上の理由から、おおむね順調に進展していると考えられる。
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| Strategy for Future Research Activity |
本年度は最終年度のため、それぞれの実験において回収が完了している保存試料については優先的に標本作成と解析を完了させることを目指す。すなわち、身体拘束ストレスの動物モデル実験においては、これまで全36匹のマウス脾細胞染色体サンプルを取得し、ほぼ全てのFISH法による染色体異常の解析が終了している(1匹当たりM期細胞200個以上)。しかしながら、染色体転座については統計学的有意差の検定のため解析する細胞数をさらに増やす必要がある。重粒子線照射実験に用いたRaDRマウスについては、造血系の細胞（胸腺、脾臓、骨髄細胞）の固定標本と肝・膵・腎の凍結切片試料が保存された（合計1,806サンプル）。このうち造血系の標本はフローサイトメーターによるGFP陽性率（HRの頻度）の測定が概ね終了した（789サンプル）。固形組織（肝・腎）の凍結切片標本の作成には予想以上の時間と労力を費やし、今後解析の効率化に工夫が必要である。しかし膵については、固定を行わずにデータを回収する手法を確立したことで、残る標本の解析は終了する見込みである。
また、最終年度のため、本領域研究の中で当グループが今回新たに開発、あるいは最適化に貢献した（主に動物個体による）実験系の成果について論文等の形で社会に公表することに加え、将来の宇宙研究あるいは宇宙活動へのより具体的な応用について提案を行う。このため、重粒子線を含む宇宙放射線の防護に有効な食物由来の因子、睡眠調節因子等、メダカの遺伝子発現による高LET放射線のモニタリング、動物モデルで得られた成果の「ヒト幹細胞」評価系への移行の可能性について模索することが重要である。
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Research Products
(12 results)
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[Presentation] FISH analysis of chromosomal aberrations induced by accelerated heavy iron particles in mouse splenocytes2018
Author(s)
Takanori Katsube, Bing Wang, Kaoru Tanaka, Yasuharu Ninomiya, Hirokazu Hirakawa, Cuihua Liu, Kouichi Maruyama, Guillaume Varès, Tetsuo Nakajima, Akira Fujimori, Mitsuru Nenoi
Organizer
The 42nd COSPAR Scientific Assembly
Int'l Joint Research
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[Presentation] Induction of genotoxicity by accelerated heavy iron particles in the hematopoietic system in mice2018
Author(s)
Bing Wang, Kaoru Tanaka, Takanori Katsube, Yasuharu Ninomiya, Hirokazu Hirakawa, Cuihua Liu, Kouichi Maruyama, Guillaume Vares, Tetsuo Nakajima, Akira Fujimori, Mitsuru Nenoi
Organizer
The 42nd COSPAR Scientific Assembly
Int'l Joint Research
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[Presentation] ジアリルジスルフィドの放射線防護効果と宇宙環境での利用について2018
Author(s)
中島 徹夫, Guillaume Vares, 二宮 康晴, 王 冰, 勝部 孝則, 田中 薫, 劉 翠華, 平川 博一, 丸山 耕一, 藤森 亮, 根井 充
Organizer
第７２回日本栄養・食糧学会大会
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