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DNA二本鎖切断の線量効果関係が1mGyの低線量まで比例直線となり、その修復能が1mGy以下の極低線量で阻害されることを示したPNAS論文

γ- H2AXがDNA二本鎖切断の修復まで正確に表しているのかこの論文からは個人的に疑問符ですが、二本鎖切断イベントのバイオマーカーとしては有用そうなので図2の比例直線は重要と考えました。 PNASは米国科学アカデミーの論文集であり、附属研究機関のBEIRが疫学調査だけでなく細胞レベルの発癌メカニズムを考慮してLNTモデルを支持している点も重要です→ http://t.co/Qlh4azLO
原発 震災 dsb pnas DNA 被曝 h2ax 発癌 lnt 放射線
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関連まとめ
ツイートまとめ 【低線量被ばく測定法】γ-H2AXアッセイのバイオドシメトリーとしての可能性 福島など放射能汚染地域における正確な線量評価が求められている。下記はその新しい評価法として近年注目されているγ-H2AX法についてのまとめ。 参考:中村麻子(大阪医科大学)「γ-H2AXを用いた生体内DNA損傷レベルのモニタリング」, 放射線生物研究, 47(3), 2012 6236 pv 31
論文紹介
スカルライド @skull_ride
(1)Evidence for a lack of DNA double-strand break repair in human cells exposed to very low x-ray doses. PNAS 2003. http://t.co/sLfIfEsV
スカルライド @skull_ride
(2)リン酸化されたヒストン蛋白を蛍光抗体法で観察し、DNA損傷と修復のバイオマーカーとして定量化。2種類のヒト線維芽細胞を用いて1mGy以下の極低線量領域までその影響を調べている。
スカルライド @skull_ride
(3)広島長崎に代表される疫学調査は高線量放射線の発癌リスク推定には利用できるが、公衆の発癌リスクとして重要なのは低線量放射線である。低線量放射線の発癌リスクの推定には細胞レベルの実験によるアプローチが必要である。
スカルライド @skull_ride
(4)DNA二本鎖切断DSBsの最初のステップは、クロマチンと呼ばれる核構成蛋白の一つであるヒストン蛋白のサブクラス、H2AXのリン酸化から始まる。リン酸化されたH2AXをγ- H2AXと呼ぶ。
スカルライド @skull_ride
(5)γ- H2AXは蛍光抗体法において明瞭な焦点fociとして観察される。この論文ではDSBsとγ- H2AXとfociを同義として扱っている。細胞周期はG1期に統一。以下図表を中心に紹介。
スカルライド @skull_ride
(6)【図1-A,B:蛍光抗体法によるfociの観察】DNA修復能の高いMRC-5細胞(A)の方が、修復能の低い180BR細胞(B)より24時間後のfoci残存が少ない。 http://t.co/GPmIpSNk
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スカルライド @skull_ride
(7)【図1-C,D:foci細胞の分布図】黒色のグラフは3分後、灰色のグラフは24時間後の分布。Cが修復能の高いMRC-5細胞、Dが修復能の低い180BR細胞。 http://t.co/rIBVMe1N
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スカルライド @skull_ride
(8)【図1-E,F:時間経過によるfociの減少】灰色のグラフが修復能の高いMRC-5細胞、黒色のグラフが修復能の低い180BR細胞。 http://t.co/6Z3CTRfM
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スカルライド @skull_ride
(9)【図2:DSBsの線量効果関係】MRC-5細胞で照射3分後に観察。1mGy付近の低線量領域まで比例直線になることを示している。 http://t.co/g6eskmmT
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スカルライド @skull_ride
(10)【図3-A:時間経過によるfociの減少】グラフの黒色部分はバックグラウンド。時間経過とともにfociは減少していくが、1.2mGyでは減少せず残存する。 http://t.co/9GDlrYQy
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スカルライド @skull_ride
(11)【図3-B:foci細胞の分布図】1.2mGy照射時のMRC-5細胞で観察。バックグラウンド(黒色)でもfociは観察されるが、その割合は照射群より少ない。 http://t.co/LKC4SRu1
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スカルライド @skull_ride
(12)【図3-C:24時間後のfoci残存数】1mGy以上では残存数がほぼ同じだが、1mGy以下で徐々に減少。fociの残存は0.1mGyの極低線量まで観察される。 http://t.co/d1FTJRuh
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スカルライド @skull_ride
(13)【図4-A:foci残存数の経過】グラフの黒色部分はバックグラウンド。24時間以降fociはゆっくりとしか減少しない。 http://t.co/O0gm46X8
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スカルライド @skull_ride
(14)【図4-B:複数回照射の影響】複数回照射でも1細胞あたりのfoci残存数はあまり変わらない。 http://t.co/yvDXbqd4
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スカルライド @skull_ride
(15)【図4-C:照射後に細胞を培養】図4-Aと比べて7日後にfoci残存率がぐっと下がる。 http://t.co/P66FDTd2
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スカルライド @skull_ride
(16)【表1:低線量放射線の細胞への影響】照射あるいは培養を行うことで、細胞にアポトーシスや小核化が認められるようになる。 http://t.co/zF4XfFSa
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スカルライド @skull_ride
(17)【表2:線量とMRC-5細胞生存率】独立した3つの実験系で、線量の増加に伴い生存細胞の減少が認められる。 http://t.co/AcMR7tqK
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スカルライド @skull_ride
(18)興味深いことにDNA二本鎖切断の修復に関しては閾値が観測され、およそ1mGy以上では修復されるが、それ以下では修復されないことが分かった。これは1細胞につき平均で1つの電子飛跡のレベルである。
スカルライド @skull_ride
(19)LNTモデルは高線量でも低線量でもDNAの修復能は同じと仮定して成り立っているが、この実験結果からLNTモデルでは極低線量領域の発癌リスクを過小評価してしまうことになる。
スカルライド @skull_ride
(20)しかしDNA二本鎖切断のレベルが同じでも、照射によってアポトーシスや小核化を起こす細胞が増加しており、DNA二本鎖切断が修復されない細胞が排除されている現象も同時に確認された。
スカルライド @skull_ride
(21)つまり極低線量領域ではLNTモデルと比較して発癌リスクを上げるようなメカニズムと下げるようなメカニズムが同時に存在すると推定される。
スカルライド @skull_ride
(22)DNA二本鎖切断の修復能は高度なダメージの時しか必要ないのかも知れないが、極低線量領域の変異リスクが評価できないためこの考え方は推測の域を出ない。
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コメント

mllnkenjinnno @mllnkenjinnno 2012年11月19日
今問題になってる空間線量はせいぜい数μSv/時くらいなんですが、この実験は1mSv照射するのに何百時間かけたんでしょうか?
スカルライド @skull_ride 2012年11月19日
↑また別アカ作ってコメントしてる http://togetter.com/li/398136 自分で惨めにならないのかなこの人は・・
水上春奈@サウロンの口P @tarlyon 2012年11月19日
私の誤読でなければ、6mGy~60mGy/min、高線量の群は2Gy/min って書いてあるように読めます。 これも誤読でなければ90kVのX線と書いてあるので使った機材はレントゲン撮影みたいなもんですかね。一瞬ではなく遮蔽をして減衰させた上で十秒照射するみたいな。
スカルライド @skull_ride 2012年11月20日
線源からの出力ではなく、遮蔽をコントロールして線量を微調節してるみたいですね。僕もこういう実験に関わってる訳ではないので詳しい事は分からないのですが。
スカルライド @skull_ride 2012年11月26日
先日autherとも面識があって詳しそうな方からメンションを頂きましたが、修復系に関わる研究者では低線量でも安心出来ないというのが共通認識との事でした。
スカルライド @skull_ride 2012年11月26日
この論文の修復系の結果が正しいとすると、極低線量の過剰被曝が問題となる原発事故後の今の状況は、LNTモデルより更に注意が必要という事になる。
茶夢@議論のできる参議院に! @tyatyatoran 2012年11月29日
おおwこれでこの文献のグラフになる理由がわかりました。ありがとうございます。まさか「修復機能」に「閾値」があったとは。http://www.rri.kyoto-u.ac.jp/NSRG/etc/Kagaku2005-09.pdf#search='「低線量放射線被曝とその発ガンリスク」今中哲二+岩波「科学」2
スカルライド @skull_ride 2012年11月30日
なるほど、期せずしてご提示いただいた今中先生資料の二相モデルと一致しますね。大変興味深いです。
naka-take @Yuhki_Nakatake 2013年1月30日
skull_ride えっと、そうなりません。DSBか修復されないのであれば、分裂時に細胞は死にます。死なずにDNA上の変異が蓄積したらガン細胞になれますが、細胞死が優位であれば、むしろガンは減りますし、そもそもこの実験では発ガンを観察していません。表2の結果は、微量な放射線でも細胞死が優位になっていることを示しています。論文に書かれている内容を逸脱してますよーhttp://togetter.com/li/203825などもどぞ。
スカルライド @skull_ride 2013年1月31日
DSBが修復されないとその細胞は死ぬとのご指摘ですが、実際には死ぬ細胞と生き残る細胞に別れるんだと思います。そうでないと染色体の転座なんかを原因とする癌が実際存在する事を説明できませんから。
スカルライド @skull_ride 2013年1月31日
この論文で極低線量領域になると細胞死が優位になる事は理解しているつもりです。仰るとおり表2がそれを表してますね。ちょっとツイートの仕方が下手で読み手の方に伝わらなかったようです(汗)
スカルライド @skull_ride 2013年1月31日
この実験で癌の観察をしていない事も理解しています。ディスカッションのLNTに関するところでcarcinogenesisという単語を使っていたので、著者は恐らく疫学調査の発癌リスクまで意識して書いていると考えたので、(21)のツイートで発癌という言葉を使いました。
naka-take @Yuhki_Nakatake 2013年1月31日
skull_ride 転座は誤った修復がされたために起こるのです。切れたままだったら細胞は死にますよ?この論文は『切れたままになっている』ことを示していて、細胞死への影響も実測されています。
スカルライド @skull_ride 2013年1月31日
ああ、なるほど。確かにそうかも知れませんね。でも切れたままの短染色体を原因とする病気は何かないのでしょうか?ちょっと調べてみますね。といっても今日はPCがないので明日以降に^^;
naka-take @Yuhki_Nakatake 2013年1月31日
skull_ride 筆者の主旨は「低線量においてはLNTに従わないケースが培養細胞では観測される」という点で「LNTよりもさらに注意が必要」ではありません。http://www.iips.co.jp/rah/spotlight/kassei/final_4.htmに和訳があります。もう一度ご確認ください。このPNAS稿に対するコメンタリーもご参照http://www.iips.co.jp/rah/spotlight/kassei/final_4c.htm
naka-take @Yuhki_Nakatake 2013年1月31日
skull_ride ゲノムDNAの末端には、通常telomereという構造があり、ゲノム情報が失われないような構造になっています。「切れたまま」では細胞として維持ができないので、病気になる際には「修復」されないと、細胞として増殖できません。「短染色体を原因とする病気≠切れたまま」なので御注意ください。http://ocw.kyoto-u.ac.jp/general-education-jp/genetics/pdf/009.pdf等もご参照。
スカルライド @skull_ride 2013年1月31日
わ!凄い資料の数々、ありがとうございます。参考にさせて頂きます。全文和訳があるとは知りませんでした。辞書と格闘して泣きそうになりながら調べた僕の立場は(T ^ T)••
スカルライド @skull_ride 2013年1月31日
実際のところ1mGy以下の極低線量領域で、DSB修復が阻害されるマイナス面と、細胞死が増加するプラス面と、どちらが定量的に勝るんでしょうね?その点が一番知りたいのですが、この論文ではそこまで明言してませんね。
naka-take @Yuhki_Nakatake 2013年1月31日
skull_ride 学術論文では、明言できないものは明言しません。通説となっている事柄や、事実が明白な場合は断定的な表現が使われますが、著者の実験結果の解釈などは慎重な表現が用いられます。それをマスコミや個人ブログなどが断定的な表現に勝手に置換して、論旨から外れた引用をすることが多々見受けられます。通常、このような論文発表には、年単位の月日・膨大な予算が費やされています。論文内容から逸脱した主張に使われているのを見ると、嘆きしか出てきません。
naka-take @Yuhki_Nakatake 2013年1月31日
@skull_ride ちと解釈がずれてます。1mGy以下では、そもそも全ての細胞が放射線に晒されていません。著者らも1.2mGyは細胞1つに1つの電離放射線が当たったのに相当、と叙述してますよね?0.1mGyなら10個に1個しか当たってないことになりますから、それに応じてFociも減ります。
naka-take @Yuhki_Nakatake 2013年1月31日
@skull_ride 技術的な検出限界です。γH2AXはDSBによって集積し、その場所では修復が行われるはずですが、時間が経っても同じ場所に留まり続けるのなら、DSBが持続的に存在していると考えられています。http://www.plosgenetics.org/article/info%3Adoi%2F10.1371%2Fjournal.pgen.1002460では人工的にDSBを誘導した時のFociとの相関が示されています。実際は修復が完了しているFociもあるのかもしれませんね。(上のコメントは疑
スカルライド @skull_ride 2013年1月31日
?それも分かってますよ。だから線維芽細胞数を増やして、変化が観察出来る細胞が出るようにしてますよね。
naka-take @Yuhki_Nakatake 2013年1月31日
skull_ride 途中で切れちゃいました。すみません。上二つのコメントは、まとめ欄の(23)(24)に対してです。極低線領域では、当然ながら影響は高線量に比べて小さいので、影響を検出するのが技術的に困難ですね。
スカルライド @skull_ride 2013年2月4日
@Yuhki_Nakatake 興味深い論文を見つけました http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3271137/ 2012年Natureの論文でまだアブストしか読んでませんが、DNAや染色体が損傷を受けると細胞が小核化を起こして、その後増殖して癌細胞になる経路があることを示唆しています。
スカルライド @skull_ride 2013年2月4日
それにICRPもpub99で「細胞遺伝学及び突然変異発生における解析から、損傷や異常を被った細胞がこれらの経路を逃れ、増殖できることは明瞭である」という記述をしていますし http://togetter.com/li/419520 やはりDSBが修復されない場合、死ぬ細胞と生き残る細胞に別れると考える方が妥当ではないでしょうか?
naka-take @Yuhki_Nakatake 2013年2月5日
skull_ride 繰り返しになりますが、DSBが起こって切断面がそのまま放置される、という状態は細胞にとって不安定そのものなのです。ですので、無理くり修復が行われます。その修復機構には色んな様式があって、それは上のリンクで提示しました。遺伝子の欠損や染色体の断片化を生じるものもありますが、それは「DSBが修復されなかった」のではありません。正しい修復に失敗した≠修復されなかった、です。正しい修復に失敗した細胞は癌化することもあります。ただ、このまとめの論文ではそれは観察されていません
naka-take @Yuhki_Nakatake 2013年2月5日
skull_ride 微小核でぐぐってみましょう。http://9oo.jp/oJOU2とかhttp://9oo.jp/jnO04とか。環状DNAとかができるのは上のリンクで示してます。もしDSBによるDNA切断面が修復されずにそのまんまでガン細胞になるって論文があったら御教授下さい。興味あります。
naka-take @Yuhki_Nakatake 2013年2月5日
skull_ride まぁ一般の方からすると「修復」て完全に元通りってイメージなんだと思いますが、DNA修復ってのはDNA「損傷」に対する「修復」で、完全に元通りになるとは限りませんし、特にDSBでは相同的修復が起こらなければ元に戻らんです。損傷も修復も日常的にがんがん起こってます。http://9oo.jp/ceuEHでも読んでみて下さい。
naka-take @Yuhki_Nakatake 2013年2月5日
skull_ride 自発的な細胞死(アポトーシスhttp://9oo.jp/gEJVX)のトリガーの一つは、DNA切断が「修復できなかった」と細胞に認識されることです。http://9oo.jp/eoUX3あたり(イントロしか読めませんが)をざっと読んでもなんとなく分かるんでわ?
スカルライド @skull_ride 2013年2月7日
@Yuhki_Nakatake DSBを直視下で観察する事は出来ないので「切断面が修復されずにそのまま癌化する事を示した論文」はそもそも存在しないでしょうね。
スカルライド @skull_ride 2013年2月7日
なのでγH2AXのようなバイオマーカーで代用するのですが、Nakatake先生が仰るように修復されてるのにfociが出るなんてことも有り得るんだと思います。
スカルライド @skull_ride 2013年2月7日
あと疑問なのは「修復されなかった」と「正しい修復に失敗した」がそんなに違う事なのかという点です。Nakatake先生はDSBが「修復されない」場合すべての細胞が死ぬから、極低線量被曝は心配ないとお考えなのでしょうか?
naka-take @Yuhki_Nakatake 2013年2月7日
skull_ride この論文の結果は「①切断箇所をγH2AXの輝点(Foci)と定義する②その輝点は放射線で誘導され、分裂が止まっている細胞では時間が経っても一定量残る③細胞分裂をするとその輝点の数はリセットされる④輝点が誘導された細胞は、LNTで予想されるよりも細胞分裂時にアポトーシスしやすい」という内容で構成されています。ガン化云々は実験されていません。
naka-take @Yuhki_Nakatake 2013年2月7日
skull_ride この論文を引用したまとめで「修復されなかった」と「正しい修復に失敗した」について、真逆ともいえる解釈をしてたので、さすがに突っ込みを入れました。γH2AX陽性細胞=ガンになりやすい、と解釈したら、この論文の論旨からはかな~り逸脱しますので。
naka-take @Yuhki_Nakatake 2013年2月7日
skull_ride 「死ぬから」と「心配ない」の間がさっぱり繋がらないので、質問の意図が良くつかめませんが、少なくともこの論文からは「極低線量によってアポトーシスしやすく、排除されやすい」くらい。まぁ総じて、線量が低けりゃ影響があったとしても他の要因とどっこいどっこい。気に病むのが損なレベル、と「僕は」思います。http://togetter.com/li/329388もご参照。
スカルライド @skull_ride 2013年2月7日
@Yuhki_Nakatake 論文の要旨についてですが、①と②は分かりますが、③と④は??です。細胞分裂時にfociの数がリセットされるとか、fociが誘導された細胞はLNTで想定されるよりアポトーシスしやすいなんていう記述は論文中には全くなかったはずですよ。
スカルライド @skull_ride 2013年2月7日
この論文が疫学調査では評価しきれない低線量被曝の発癌リスクを考える際の一助になる事を目的として書かれているのは文脈から明らかでしょう。だからこそ広島長崎の話やcarcinogenesisという単語が出てくるわけです。
スカルライド @skull_ride 2013年2月7日
この論文の著者が一番言いたい事は、極低線量領域ではDSBの修復が誘導されないので、他にそういった細胞が排除される機序があるとはいえ、注意した方がいいよという注意喚起だと思うんですけどねえ••
naka-take @Yuhki_Nakatake 2013年2月7日
skull_ride もろに書いてありますよ。Figureになってて、ご自身でもそう解説してますよね?http://9oo.jp/pGSTX 多分見落としてるんでしょうけど、最初の線量を当ててFociの数を観測しているのは、細胞がconfluentと呼ばれる分裂ができない状態で実験が行われています。そこらへんの専門用語は分かりにくいんでしょうね。
naka-take @Yuhki_Nakatake 2013年2月7日
skull_ride ④についてはtable2ですよ。4000mGyでは大体0.02%/mGyで細胞が死んで、200mGyでは0.1%/mGyで細胞が死んでますよね。アポトーシスは「線量依存的な直線的な相関で起きて閾値は無いと予想した以上」の細胞死が誘導されてます。1.2mGyではバラツキがあるので正確な計算はできませんが、4%/mGyくらいですよね。
naka-take @Yuhki_Nakatake 2013年2月7日
skull_ride さんが注意喚起だと思うことは自由ですが、LNTよりガンは発生しやすい、なんて主張してますか?上の和訳から引用→「同時に小核形成細胞とアポトーシス細胞が増加した。これらのことは、被ばく後自由に分裂できる場合には、未修復DSBを持つ細胞は細胞死によって消去されることを表している。このことは1.2mSv被ばく後には細胞生存率が顕著に低下することによっても裏付けられる」
naka-take @Yuhki_Nakatake 2013年2月7日
skull_ride 引用:「非常に低いある線量以下の被ばくの場合にはDSB修復機能が働かないが、そのために発がんリスクが増加することはなく、むしろリスクを低下させるためのメカニズムとなっている可能性も考えられる。傷害が少ない場合にはDSBを修復することで突然変異を固定化する危険をおかすより、むしろそれらの細胞を細胞死させて除去することを選ぶ方が生体にとって安全であると判断しているのかもしれない。しかしこの推測は証明される必要がある」
スカルライド @skull_ride 2013年2月7日
@Yuhki_Nakatake 先生の最後の4連ツイでようやく意味が理解できました。確かに僕の解釈は甘かったようです。長々とお付き合い頂きすいません、勉強になりました。以後論文の解釈にはもっと慎重を期するように気をつけます。
スカルライド @skull_ride 2013年2月7日
極低線量領域は本当に難しいですね。LNTと比べて発癌リスクはどうなるのか?考えるほど分からなくなってきました。
sivad @sivad 2014年4月25日
論文要約の主張は以下。We show that DSBs can be detected after IR doses as low as 1 mGy and provide evidence of a linear relationship between DSB induction and dose between 1 mGy and 100 Gy.
sivad @sivad 2014年4月25日
We further show that DSBs induced by very low doses remain unrepaired for many days.つまり、1mGy程度までの低線量までDSBs損傷応答を確認できた、さらに極低線量においても損傷応答が数日続くことから、損傷が継続していたことを意味する、ということですね。
sivad @sivad 2014年4月25日
ディスカッションではour data suggest the presence of a threshold level of damage above which repair mechanisms operate efficiently but at and below which cells are unable, or strongly impaired, to repair DSBs.
sivad @sivad 2014年4月25日
で、低線量ならすぐ修復される、などという一部の主張とは逆ということなのでしょうね。一般に、アポトーシスを誘導するようなストレスを細胞に与え続けることはアポトーシス耐性を付与するおそれがあるので、発ガンの観点から望ましいという科学者は少ないでしょう。
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