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アイテム
放射線照射細胞中の温度分布とカルシウムスパイク生成の ライブセルイメージング
https://repo.qst.go.jp/records/2005116
https://repo.qst.go.jp/records/2005116a7f192ed-dd7f-4a29-9666-de6e4a09479e
| アイテムタイプ | 会議発表用資料 / Presentation(1) | |||||||||||||
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| 公開日 | 2023-01-17 | |||||||||||||
| タイトル | ||||||||||||||
| タイトル | 放射線照射細胞中の温度分布とカルシウムスパイク生成の ライブセルイメージング | |||||||||||||
| 言語 | ja | |||||||||||||
| 言語 | ||||||||||||||
| 言語 | jpn | |||||||||||||
| 資源タイプ | ||||||||||||||
| 資源タイプ識別子 | http://purl.org/coar/resource_type/c_c94f | |||||||||||||
| 資源タイプ | conference presentation | |||||||||||||
| 著者 |
伊原 智一
× 伊原 智一
× 鈴木 碧海
× 大塚 将太朗
× 横谷 明徳
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| 抄録 | ||||||||||||||
| 内容記述 | 放射線照射によりDNA損傷の生成とその生体修復など、細胞の代謝反応は大きな変化を受けると考えられる。照射細胞中の代謝変化の指標として、本研究ではこれまであまり注目されてこなかった細胞の温度変化とカルシウムイオン（Ca2+）濃度変化に着目し、これらをライブセル観察により追跡した。 温度は体内の様々な代謝の反応速度を支配していると考えられるが、実際に温度を計測し生体機能との相関を調べる研究はこれまでほとんどなかった。むしろ従来の生物学においては、培養器内や恒温動物の細胞の温度についてはあまり注意が払われてはおらず、細胞内あるいは細胞組織の温度は一様であるという暗黙の仮定がおかれてきた。しかし最近、蛍光性分子温度プローブが開発され、これを用いた研究から細胞内部の温度は均一ではなく細胞内小器官などの細胞内構造に依存した局所的な温度分布があることが明らかになりつつある。本研究ではこの温度プローブを用い、X線照射後のヒト正常線維芽細胞（BJ-5ta）のタイムラプス観察を行った。その結果、ほとんどの細胞で細胞内平均温度が38 ℃であり、細胞が発熱体であること、照射直後ではさらに高温の40－42 ℃の細胞の数が増えるが、照射2日後若干温度は低下し、その後培養日数を経ると徐々に44 ℃付近の温度を示す細胞が現れ、照射後６－8日では44 ℃以上の細胞と40－42 ℃の細胞の2つのポピュレーションに分かれるように見えた。8日目にはほとんどの細胞は細胞周期を停止しているが、その老化様細胞の内部では激しい代謝が行われているという非常に興味深い知見が得られた。 一方、Ca2+は細胞内外の情報伝達も担う重要なイオンであり、特に脳の神経細胞では情報処理に伴いCa2+イオンの周期的な濃度変化（Ca2+オシレーション）が起こることが知られている。この現象は小胞体膜状のチャンネルであるイノシトール三リン酸（IP3）レセプターと、IP3及びCa2+をキレートするカルモジュリンが関与するネガティブフィードバック回路の形成が深く関係すると考えられる。低線量の放射線照射が引き金となる「放射線適応応答」にも、IP3などを介したCa2+濃度制御に関する同様な機構があると推測される。そこで本研究では、Ca2+イオンに特異的な蛍光性分子プローブを用いてその濃度変化をライブセル観察した。その結果、X線照射により明らかに一過性のCa2+イオンの濃度上昇（Ca2+スパイク）の頻度が増加し、特に50mGyの低線量でのスパイクは高頻度であった。さらにシステムバイオロジー的な観点からC++言語によるプログラミングによる数理モデル化を行った。生態学における捕食－被食関係を表すロトカ・ヴォルテラ非線形連立微分方程式をCa2+濃度振動の解析に応用し、さらにこれを外部からの摂動に対してより頑強性を持つモデル（リミットサイクルモデル）に改良した。各反応物の濃度の初期値と反応にかかわる係数（速度定数）が振動構造の決定にどのように関連しているのかを検討した結果、CaMによるCa2+の結合速度とCaMの不活性化速度がリミットサイクルモデルの振動構造を決定しており、CaM濃度の変位速度がCa2+の振動を形成することが示された。 | |||||||||||||
| 会議概要（会議名, 開催地, 会期, 主催者等） | ||||||||||||||
| 内容記述 | 2022年度 第2回 若手放射線影響研究会 | |||||||||||||
| 発表年月日 | ||||||||||||||
| 日付 | 2023-01-07 | |||||||||||||
