平成２４年５月２１日

短時間で正確な放射線被ばく線量の推定ができる新しい手法を開発
～緊急被ばく医療分野への応用も期待～
 

広島大学は、放射線による染色体異常から放射線被ばく線量を推定するための新しい手法を開発しました。この成果は、広島大学原爆放射線医科学研究所の田代 聡教授、大学院生の時 林氏と放射線影響研究所、弘前大学および米国オークリッジ研究所などとの国際共同研究グループによるもので、米国の科学雑誌「Radiation Research」に掲載されます。

放射線事故や核テロでの被ばく者の適切な治療のためには、放射線被ばく線量のできるだけ正確な推定が必要です。しかし、症状や一般的な血液検査のみで被ばく線量を推定することは非常に困難です。放射線は染色体に傷を入れますが、細胞には染色体の傷を治す仕組みが備わっています。しかし、染色体に入った傷の修復に失敗してしまうと、染色体異常が形成されます（図１）。原爆被爆者の染色体の研究などから、放射線の被ばく線量と染色体異常の形成頻度が相関することがわかりました。このため、原爆被爆者やチェルノブイリ事故などの放射線事故では、被ばく者の障害の評価や治療のための被ばく線量を推定するために染色体異常の解析が用いられてきました。
 

被ばく線量評価を行うために最もよく用いられる染色体解析は、末梢血リンパ球を紫色に染めるギムザ法です（図２）。しかし、ギムザ法では染色体の形から染色体の異常を同定するので非常に高度な技能が要求され、このような技能を持った技術者は非常に限られています。一方、先天異常の診断などでは、染色体の解析にFluorescence in situ hybridization (FISH)法という方法が用いられています。FISH法は、蛍光色素で標識したDNAプローブを用いて特定の染色体や遺伝子を様々な色に色づけして可視化する方法であり、微細な染色体異常の同定が可能です。しかし、FISH法を用いた特定の染色体の可視化には通常2日以上の時間がかかります。このため、原発事故などの緊急を要する被ばく医療には応用することが難しいと考えられています。
この問題を解決するために、本研究グループはDNAプローブによく似ていますが、DNAプローブより染色体DNAに結合する効率が高いPNAプローブを用いたFISH法による被ばく線量評価法を開発しました（図２）。PNAプローブはDNAプローブより標的となる染色体DNAへの結合効率が高いため、PNA-FISH法では数時間で鮮明なシグナルを検出することが可能となりました。さらに、PNA-FISH法を用いて染色体のセントロメアを赤に、テロメアを緑に色づけすることで異常な染色体の同定が容易になり、高度な技能訓練を受けていない技術者でも、熟練した技術員のギムザ法を用いた解析より正確な放射線の被ばく線量の推定を行うことが可能になりました。

この技術を用いることにより多数症例のスピーディな染色体解析が可能となり、多数の被ばく者の同時対応を想定しなければいけない緊急被ばく医療の分野への応用が考えられます。またPNA-FISH法のコストは通常のFISHより非常に安価であるため、高度な訓練を受けた技術員がいない途上国での被ばく線量評価の支援が可能になると考えられます。さらに、この手法を用いた染色体異常の解析は、抗がん剤や放射線による二次がんの発症機構の解明に繋がる可能性があります。
 

○ 染色体
染色体は、細胞が分裂するときに細胞核が凝集して現れる２本の染色分体からなる構造体で、遺伝子をコードしている染色体DNAとヒストンなどのタンパク質から形成されている。

○ セントロメアとテロメア
染色分体が結合する部分がセントロメアであり、細胞分裂の時には紡錘糸が結合して染色分体を両極に牽引する。染色体の末端は、テロメアという特殊な構造をしている。

○ PNAプローブ
DNA（deoxyribo nucleic acid）はリン酸結合で繋がって多量体を形成していますが、PNA（peptide nucleic acid）はペプチド結合で繋がっています。PNAプローブは、DNAプローブより高い結合特異性、安定性、再現性を持っています。このため、PNAプローブは、感染症の診断のための細菌のDNA検出にも用いられています。

図１ 放射線による異常染色体の形成

図２ ギムザ法とPNA-FISH法を用いた異常染色体の検出
ギムザ染色

PNA FISH

A modified system for analyzing ionizing radiation-induced chromosome abnormalities

Lin Shi, Kurumi Fujioka, Jiying Sun, Aiko Kinomura, Toshiya Inaba, Tsuyoshi Ikura, Megu Ohtaki, Mitsuaki Yoshida, Yoshiaki Kodama, Gordon K. Livingston, Kenji Kamiya, Satoshi Tashiro*

Radiation Research (in press)

*corresponding author（責任著者）

広島大学原爆放射線医科学研究所細胞修復制御研究分野；時 林、孫 継英、木野村 愛子、田代 聡
広島大学原爆放射線医科学研究所がん分子病態研究分野；藤岡来実、稲葉俊哉
広島大学原爆放射線医科学研究所計量生物研究分野；大瀧 恵
広島大学原爆放射線医科学研究所分子発がん制御研究分野；神谷 研二
京都大学放射線生物研究センター；井倉 毅
弘前大学大学院保健学研究科；吉田 光昭
放射線影響研究所；児玉嘉明
オークリッジ研究所REAC/TS；ゴードン・リビングストン