Development of DNA damage estimation system based on spatial pattern of radiation track structure

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令和4年度は、DNA損傷を高速に推定可能なDNA損傷予測システムの開発に向けて、(1)化学モデルの開発、(2)イオン線照射実験の準備、(3)光子線や炭素線照射後のDNA損傷測定データの蓄積を進めた。開発や測定を進める中で得られた成果の一部は、国際的に著名なジャーナルにて3報の発表を行った。当該年度の化学モデルの開発においては、既存の放射線輸送計算コードPHITSに実装されているイオン飛跡構造解析モードKURBUCを応用し、陽子線照射後のDNA損傷収率の計算を行うことで、高LET照射時の化学過程の重要性を確認した。同時に、当初予定していなかったが、PHITSによる計算から得られる相互作用の空間情報から、ラジカルの初期収量と時間変化を計算するコード開発に成功し、DNA損傷の発生メカニズムに関する研究を一層進めている。このコード開発に基づき、DNA損傷予測を高精度に再現する化学モデルの開発に着手した。次に、当該年度の照射実験の準備については、東北大学高速中性子実験室の陽子ビームと中性子線の物理特性の評価を進めた。同時に、高崎量子応用研究所に設置されている低エネルギー炭素イオン源（TIARA）を使用した照射実験を行い、原子間力顕微鏡を使用することで、25 MeV/nおよび10 MeV/n炭素線（高LETイオン線）照射後に発生する様々なDNA損傷（一本鎖切断、二本鎖切断、クラスター損傷）収量の定量的測定に成功した。現在、得られた実測値に基づき、開発中の化学モデルの妥当性の確認を進めている。以上の化学モデル開発ならびにイオン線照射実験の蓄積から、高LET放射線後の化学過程の重要性が確認され、化学モデル開発の開発ならびに検証を大いに進展させることに成功した。したがって、様々な放射線タイプにより生じるDNA損傷を高速に推定可能なDNA損傷予測システムの開発に向けて大幅に研究が進展したと思われる。