【研究領域課題番号】18H03891 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

放射線 / DNA損傷 / パルスラジオリシス / 初期過程 / 界面 / 共鳴ラマン分光 / 吸収分光 / DNA / 時間分解測定 / アガロースゲル電気泳動 / 水和水

【研究成果の概要】

DNA近傍には配向した水和水が存在し，十分離れた位置にある普通の水（自由水）とは性質が異なる。放射線によるDNA損傷誘発における水和水のはたらきを明らかにすること目的とした。
時間分解測定（パルスラジオリシス）では吸収分光と共鳴ラマン分光を実施した。前者では，グアニンのヌクレオチドを用い，化学回復を直接観測した。後者は，設計から始め信号取得にまで漕ぎつけた。
大腸菌プラスミドDNA（pUC18）に生じた安定なDNA変異はアガロースゲル電気泳動法で高感度に検出および定量した。透析による不純物除去の結果，薬剤の微量添加の影響を検討できるようにした。

【研究の社会的意義】

放射線の生体影響は被ばく時のリスク評価やがん放射線治療の高度化といった観点から注目されているものの，水和水に着目した研究は少ない。放射線防護剤・増感剤の設計指針は自由水中で得られてきた知見に根差しているため，本研究の成果によりさらに高度化されることが期待できる。また，時間分解測定を単色の放射光やレーザー光ではなく放射線で行ったことも特徴である。淡色の光では“整った”始状態（初期損傷）が誘発されるのに対し，放射線では“ばらけた（多種多様な）”始状態がランダムに生じ，複数の始状態が複合的に作用する。

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】2018-04-01 - 2022-03-31

【配分額】45,500千円 (直接経費: 35,000千円、間接経費: 10,500千円)

【研究分野】放射線・化学物質影響科学

【研究領域課題番号】15F15382 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

メダカ / 放射線 / ホルモン / 紫外線 / 細胞死 / DNA損傷 / 電離放射線 / ナマズ / 赤血球 / コメットアッセイ / ノニルフェノール / 放射線影響 / 環境 / 血球

【研究成果の概要】

メダカは、飼育の容易さと飼育環境の温度域も広く、海水耐性も強いことから環境毒性試験に広く用いられている。本研究では、放射線、紫外線、内分泌撹乱物質、重金属による刺激後のメダカから血液を採取して血球におけるDNAダメージと血清内での分子変化の解析から生物影響を解明し、突然変異体と野生型を比較することで関連する遺伝子機能を明らかにすることを目指した。
本年度は、成魚の紫外線UVA照射による急性生物影響を赤血球におけるDNA損傷をγ-H2AX とコメットアッセイにより検出した。また、内部組織においても卵巣中の卵形成に急性障害が見られ、眼の網膜、脳、脊髄にも細胞死などの影響もでること、p53変異体では、電離放射線と同様に影響の程度が小さいことを確認した。今後、作製したサンプルからUVA照射した成魚の肝臓、腎臓、脾臓などの組織変化を調べるとともに、特に魚類の腎臓、脾臓、肝臓などに存在する褐色の色素を持ったマクロファージの集塊であるメラノマクロファージセンター（異物や老化した細胞を非特異的に貪食、消化して他の細胞に受け渡す機能を有すると考えられている）のUVA照射後の形成についても検討している。
また、4-Nonylphenol (4-NP)にばく露したメダカ成魚赤血球の形態異常、小核形成とアクリジンオレンジ染色による細胞死の検出を行い、濃度依存的にそれらが増加することを定量化した。先行研究で行なったナマズへの影響と比較したところ、メダカはより4-Nonylphenol (4-NP)に対する感受性が高く、環境中の毒性化合物の検出系として適していることが示された。

【研究種目】特別研究員奨励費

【研究期間】2015-11-09 - 2018-03-31

【配分額】2,300千円 (直接経費: 2,300千円)

【研究分野】放射線・化学物質影響科学

【研究領域課題番号】25740016 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

DNA修復 / 抗がん剤 / PARP阻害剤 / トポイソメラーゼ / 薬剤耐性 / がん / 相同組み替え / DNAダメージ / ヌクレアーゼ / 放射線 / 抗がん治療 / DNA損傷 / 併用療法 / PARP

【研究成果の概要】

がんの治療には放射線や抗がん剤が使用されます。放射線も抗がん剤もDNAに傷をつけることで、がん細胞を死に導きます。しかし、細胞はDNAの傷を修復する能力を持っているので、そちらが勝ればがん細胞は生き延びてしまいます。DNA修復に関わる遺伝子の機能を明らかにすることで、抗がん剤の効果を高める戦略を立てることが可能です。この研究では放射線やある種の抗がん剤により生じたDNA損傷の修復因子と、その作用メカニズムを明らかにしました。また、新規の抗がん剤（PARP阻害剤）の新たな作用メカニズムを明らかにしました。

【研究種目】若手研究(B)

【研究期間】2013-04-01 - 2015-03-31

【配分額】4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)

【研究分野】放射線・化学物質影響科学

【研究領域課題番号】25281016 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

放射線耐性 / クマムシ / 緩歩動物 / DNA損傷 / DNA保護 / Dsup / 放射線 / クロマチン / DNA / 保護 / 耐性

【研究成果の概要】

クマムシは高い放射線耐性を持つ動物として知られるが、その耐性を可能にする分子基盤はまったく分かっていなかった。本研究課題では、クマムシのクロマチン分画から同定された新規タンパク質Dsupに着目し、同タンパク質がC末端側領域を介してDNAに直接結合し、動物細胞の核DNA全体と共局在することを示した。さらに、Dsupを導入したヒト培養細胞では、X線照射によるDNA傷害の発生が約半分に抑制され、放射線耐性が向上することを明らかにした。本研究は、クマムシの放射線耐性に寄与するタンパク質を同定した初めての例であるとともに、クマムシの耐性が他生物に移転可能であることを明示した成果である。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2013-04-01 - 2016-03-31

【配分額】18,200千円 (直接経費: 14,000千円、間接経費: 4,200千円)

【研究分野】放射線・化学物質影響科学

【研究領域課題番号】21310041 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

クラスターDNA損傷 / 放射線 / シンクロトロン放射光 / イオンビーム / DNA修復 / 軟X線 / EPR / DNAラジカル / APサイト / 塩基除去修復酵素 / モンテカルロシミュレーション / 不対電子種 / 突然変異 / 塩基損傷 / 電子常磁性共鳴装置 / トラック構造 / DNA損傷 / クラスターDNA / シンクロトロン放射 / 塩基除去修復 / 分子動力学法

【研究成果の概要】

クラスターDNA損傷の構造と生成機構の解明を目指し、生化学的手法と分光学的手法の両面から様々な放射線照射したDNA試料の分析を行った。その結果、イオンビーム照射により生じるクラスターDNA損傷の収率を決定するとともに、コンピュータシミュレーションによるデータ解析と損傷生成モデルの構築を行った。さらに高輝度軟X線放射光ビームラインに設置されたEPR装置を用いて、DNA中の元素の内殻電子の励起に特有なラジカル生成反応があることなどを見出した。これらの成果は国内外の会議で発表するとともに、25報の論文として発表した。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2009-04-01 - 2014-03-31

【配分額】17,940千円 (直接経費: 13,800千円、間接経費: 4,140千円)

【研究分野】放射線・化学物質影響科学

【研究領域課題番号】18310037 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

DNA損傷 / 損傷応答 / 染色体 / DNA複製 / 放射線

【研究成果の概要】

外的なDNA損傷を与えずに自発的におきるDNA損傷に応答する細胞現象の理解は、ヒトにおける病態を理解するために重要である。そのために、DNA二重鎖切断に対する修復に関与する相同組換え修復機能が低下した場合の細胞への影響を、染色体不安定性の誘導の観点から解析してきた。Rad51BとXRCC3はRad51とともに相同組換え修復において重要な役割を果たすために、ヒト大腸がん細胞株をモデルとして研究を進めてきた。Rad51Bについては中心体の安定化によって染色体の数的異常の発生を防止する機能を有することが明らかとなった。XRCC3については染色体倍加を抑制することを既に報告したが、その分子機構としてはDNA複製のライセンシングに関与するCdt1が安定化していることとCdc6の核内への集積の増強の組み合わせがこれまでの研究によって想定されていた。そこで、この分子機構の普遍性を他のヒト細胞において拡大して検討した。その結果、Cdt1が安定しているがん細胞では同様の結果が得られたが、Cdt1が速やかに分解される正常細胞ではXRCC3機能低下による染色体倍加がはっきりとは観察されなかった。この結果は、正常細胞よりもCdt1の分解が抑制されているがん細胞において、XRCC3の機能低下により微量DNA損傷が修復できない場合に、染色体数の異常が発現しやすいことを示唆する。次にこの現象を媒介する機構を理解するために、XRCC3と複合体を形成するRPAの機能をRNA干渉によって低下させることによって検討した。その結果、RPAの機能低下にもかかわらずDNA複製期における細胞周期の進行は阻害されなかったが、XRCC3機能低下による染色体倍加は抑制された。この結果より、XRCC3はRPAを介して自然環境における微量DNA損傷に応答して染色体の数的安定化を維持していることが想定された。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2006 - 2007

【配分額】17,980千円 (直接経費: 15,700千円、間接経費: 2,280千円)