2017 Fiscal Year Annual Research Report
多元的in situ解析技術によるウラン晩発影響の小児期特性の解明
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16H02971
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| Research Institution | National Institutes for Quantum and Radiological Science and Technology |
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Principal Investigator |
武田 志乃 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, 主幹研究員(定常) (00272203)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
小平 聡 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 計測・線量評価部, 主任研究員(定常) (00434324)
小久保 年章 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 技術安全部, 課長(定常) (10425663)
小西 輝昭 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, 主任研究員(定常) (70443067)
臺野 和広 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, 主任研究員(定常) (90543299)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 内部被ばく影響 / ウラン / 腎臓 / 晩発影響 / イメージング / マイクロビーム |
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| Outline of Annual Research Achievements |
放射性物質の小児期における内部被ばく影響、特に晩発影響は、長期化する福島原発廃炉作業に鑑み社会的に高い関心が向けられている。溶融した燃料近くの汚染水処理が始まると、ウランなど核燃料物質を含む汚染水の二次的な事故等による周辺への汚染が懸念される。ウランはα線核種としての放射線毒性に加え重金属としての化学毒性も有し、幼齢期での腎毒性重症化や遅いウラン腎臓代謝が報告されているが、小児期影響のリスク評価の基礎となるデータは乏しい。本研究では、ビームサイエンス等のin situ解析技術を多元的に組み合わせたミクロンレベルの解析手法を確立し、放射線および化学毒性の両側面からウラン晩発影響の小児期特性を解明することを目指す。本研究の遂行により、内部被ばく核種のリスク評価に不足している被ばく時年齢の毒性修飾や晩発影響に関する科学的知見が得られることが期待できる。
具体的には、腎臓のS3近位尿細管に限局的に観察されるウランの不均一分布、すなわちミクロンレベルの微小領域に存在するウラン濃集部に起因する局所線量影響とそのウラン化学形状態変化に起因する酸化ストレス誘発に着目し、まず腎臓の薄切試料から1）α線飛跡による線量分布解析、2）ウラン局在・化学状態解析、3）組織病理および免疫組織学染色による酸化的損傷解析、4）マイクロダイセクション法による分子解析を行うin situ解析手法を確立する。ウランを投与した幼若および成熟ラットの腎臓について解析を行い、小児期晩発影響の特性を示す。平成29年度はα線飛跡解析とウラン局在・化学状態解析を中心に検討を行った。腎臓内ウラン濃集部の元素組成や化学形に関するデータを構築すると共に、CR-39固体検出器による腎臓実サンプルを用いての飛跡解析に取り組んだ。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
本研究では腎臓の薄切試料から1）α線飛跡による線量分布解析、2）ウラン局在・化学状態解析、3）組織病理および免疫組織学染色による酸化的損傷解析、4）マイクロダイセクション法による分子解析の4つin situ解析手法の確立に取り組む。平成29年度は初年度に検討した各in situ解析条件を検証、適時改良を加えると共に、腎臓実サンプルに適用し、以下の成果を得た。
1）α線飛跡による線量分布解析：ウラン投与後1日目のサンプルについて、腎臓横断面の飛跡解析を行った。CR-39の飛跡分布と隣接切片のS3尿細管分布を対応させることにより、S3尿細管領域への部位選択的なα線付与が明らかとなった。またα線飛跡からウラン分布と局在量の推定を行い、蛍光X線分析による結果とよく対応することがわかった。
2）ウラン局在・化学状態解析：ウラン投与後1日目から6週間後までの腎臓サンプルについて分析を行い、化学形の経時変化や共存元素組成についての基礎データを構築した。
3）組織病理および免疫組織学染色による酸化的損傷解析：経時的な腎臓病理解析のための試料試料作製を進めた。
4）マイクロダイセクション法による分子解析：近位尿細管のS1およびS2セグメントとS3セグメントを分別したサンプリングの検討を予定していたが、機器の不具合等により十分な検討に至らなかった。また、ウラン動物モデルの作出については、高投与量の毒性試験を行った。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成30年度以降は各in situ解析の対応精度の検討を中心に、解析条件を検証、適時改良を加える。腎臓実サンプルの解析を進める。
1） α線飛跡による線量分布解析：腎臓構造やDNA二重鎖切断部との対応を想定し、飛跡検出素材の選定についても検討を加える。また、飛跡解析の3次元構築のための試料を作製する。
2） ウラン局在・化学状態解析：ウラン投与の腎臓サンプルについて、順次解析を進める。細胞内ウラン化学形イメージングを目指し、2次元XAFSに取り組む。
3） 組織病理および免疫組織学染色による酸化的損傷解析：片側の腎臓を用いての病理解析を進めると共に、もう片方の腎臓からのin situ解析用の凍結切片についての染色条件を重点的に行う。
4） マイクロダイセクション法による分子解析：近位尿細管のS1およびS2セグメントとS3セグメントを分別したサンプリングの条件、回収率の検討を行う。セグメント分別試料の遺伝子発現解析およびDNA損傷解析の条件検討を行い、実サンプルの解析を進める。ウラン動物モデルの作出については、腎癌モデルラットの用量依存検討を進める。尿を経時的に採集し、毒性の発現・回復を把握する。順次経時的に解剖し、左側腎臓より薄切切片を作製して各in situ解析に供す。
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[Presentation] Cellular localization and chemical condition of uranium in kidney of rats exposed to uranyl acetate by μPIXE, SR-μXRF, and μXAFS2017
Author(s)
Shino Homma-Takeda, Yuichi Itakura, Chiya Numako, Masakazu Oikawa, Teruaki Konishi, Yasuko Terada, Toshiaki Kokubo, Hiroshi Ishihara, and Yoshiya Shimada
Organizer
1st International Symposium on Quantum Science and Technology,
Int'l Joint Research
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