原子間力顕微鏡を用いた細胞内微細線量分布測定法の開発

原子力显微镜细胞内精细剂量分布测量方法的开发

• 批准号: 00J09443
• 负责人: 雨宮 邦招
• 金额: $ 1.92万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2000
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2000 至 2002
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-00J09443/
• 关键词: 原子間力顕微鏡(AFM); CR-39; 硼素中性子捕捉療法(BNCT); オートラジオグラフィ; X線顕微鏡; 紫外線顕微鏡

本年度は重粒子線が生体細胞に及ぼす影響を調べるため確立した手法の特性評価およびその応用を行なった。手法はCR-39プラスチック飛跡検出器上に重粒子飛跡と細胞像を共に写し込み同時に観察するもので、飛跡位置測定の分解能及び細胞の軟X線透過イメージングの分解能はAFM観察により共に100nm以下であることが昨年度までに確認されている。本手法をがん硼素中性子補足療法における細胞内硼素分布測定のための高分解能αオートラジオグラフィ手法として考えた場合、要求されている細胞内構造レベルでの硼素分布測定を行なうのに十分な分解能を有しているといえる。本年度の研究でαトラック密度と硼素濃度との間には良好な線形性が確認され、バックグラウンドとして発生しうるプロトンの量及び弁別能なども評価を行ない、細胞内硼素分布を定量的に測定する準備が整った。そこでBSH, BPAという2種の薬剤について本手法を用いて細胞内硼素分布測定を行なったところ、(1)BPAはBSHの数倍多く取り込まれること、(2)BPAは細胞内に均一に、BSHは核膜や細胞膜上に特異的に分布していること等が明らかとなり、薬物輸送に関する知見を得ることができた。これらの結果は医学系一流紙に投稿中である。ところで軟X線細胞イメージングではこれまで軟X線源として大規模施設で放射光を利用したり、出力や安定性に不満の残るレーザプラズマなどを使用したりしなくてはならず、必ずしも扱い易くなかった。そこでより簡便な方法として紫外線を用いた細胞イメージング法を新たに開発した。紫外線源として市販の殺菌灯を用いることでX線顕微鏡同様の透過イメージングが可能で、細胞内の紫外線吸収コントラストがCR-39プラスチック上のレリーフとして現像後に現れることがわかった。分解能も200nmという値が得られており、簡便で広い応用が期待できる。こちらの成果は応物系一流紙に投稿中である。

今年，我们评估了已建立方法的特征，并将其应用于研究重离子束对活细胞的影响。该方法涉及在CR-39塑料探测器上共同打印重的颗粒轨道和细胞图像，并同时观察它们，并通过AFM观察确认轨道位置的测量和细胞软X射线成像分辨率低于100 nm。当该方法被认为是一种高分辨率α-AutorAdiography技术，用于测量癌症硼中子补充治疗中细胞内硼分布的分布时，可以说，它具有足够的分辨率来在所需的细胞内结构水平上测量硼分布。今年的研究证实了α-轨密度和硼浓度之间的良好线性，并且还评估了在背景中可能发生的质子量和歧视能力的质子量，从而可以定量测量细胞内硼分布。因此，使用该技术针对两种类型的药物BSH和BPA测量细胞内硼分布，并发现（1）BPA比BSH的BPA多几倍，（2）BPA均匀分布在细胞内，并且BSH在核和细胞膜上专门分布在核和细胞膜上，我们可以获取有关药物转运的知识。这些结果目前已发布在顶级医疗论文中。顺便说一句，柔软的X射线单元成像以前不得不在大型设施中使用同步辐射作为软X射线源，而激光等离子体对输出和稳定性不满意，这并不总是容易处理。因此，已开发了一种使用紫外线的新细胞成像方法作为一种更方便的方法。使用市售的灭菌灯作为紫外线的来源，可以进行类似于X射线显微镜的传输成像，并且发现细胞内紫外线吸收对比度在发育后出现后作为CR-39塑料的浮雕。该分辨率的价值也为200 nm，使其变得容易且广泛适用。此结果目前已发布在Omono的顶级论文上。