報告書番号

L10004

タイトル（和文）

放射線リスク評価での集積線量の考え方における組織幹細胞ターンオーバー概念の適用可能性

タイトル（英文）

Applicability of the tissue stem cell turnover concept on the validity of cumulative dose based radiation risk evaluation

概要 （図表や脚注は「報告書全文」に掲載しております）

現行の放射線防護体系は、高線量率放射線被ばくによる疫学調査研究をもとに、放射線発がんリスク推定法として、直線しきい値なし（LNT）モデルを採用している。LNTモデルは、組織細胞のDNA損傷や発がん性突然変異が、線量に比例して蓄積することを前提としている。一方、高自然放射線地域住民の疫学調査により、低線量率では放射線発がんリスクが増加しない可能性が示唆されている（線量率効果）。大部分の組織細胞は一定の寿命で消失するため、この線量率効果は組織の中でも長寿命の幹細胞の動態に起因する可能性が考えられる。近年、生命科学で幹細胞研究が進歩し、組織内で幹細胞が入れ替わる「ターンオーバー説」が受け入れられつつある。幹細胞ターンオーバーの機構を検証することで、放射線発がんリスクの標的が線量率によって異なるという概念が構築されれば、放射線影響の蓄積を前提としたLNTモデルの見直しにつながる。そこで、幹細胞動態やターンオーバー解析技術に関する最新の知見について調査し、放射線影響の蓄積性評価における幹細胞研究の適用性を明らかにした。放射線を照射した幹細胞は、非照射の幹細胞と競合しながら組織から排除される報告がある（幹細胞競合）。これは、幹細胞ターンオーバーにより、組織に放射線影響が蓄積しない可能性を示唆している。また、組織幹細胞が持つ特定のタンパク質を標識することで、幹細胞を可視化する技術（図2）を用いると、幹細胞の組織内動態を時系列で追跡できることがわかった。以上の知見より、幹細胞動態を追跡する技術を用いれば、低線量率放射線を受けた組織における幹細胞競合の仕組みを、幹細胞ターンオーバーの観点から解明することができ、幹細胞に放射線影響が蓄積するか排除されるかという課題を解明できる見通しが得られた。今後は組織幹細胞の動態解析を行う研究を進め、ヒトの疫学調査研究で見られる線量率効果のメカニズムを、幹細胞ターンオーバーの観点から明らかにする。

概要 （英文）

The radiation protection system adopts the linear no-threshold model to achieve proper radiation protection for considering cancer risks resulting from radiation exposure. This model uses cumulative dose to a tissue for risk evaluation in which cumulative dose is related to the amount of DNA damage and consequential induction of gene mutation. In this concept, gene mutation accumulates in tissue stem cells, the putative target of carcinogenesis, with total dose given to the tissue. Unlike high-dose-rate exposure, epidemiological studies in high radiation background areas, such as Kerala in India, revealed that cancer risks is not elevated by the dose to the inhabitants, suggesting that there exists some mechanisms to eliminate the damage/mutation in the exposed tissue under extremely low-dose-rate exposure situations.
In this report, the dynamics of tissue stem cell turnover is evaluated as a possible mechanism under extremely low-dose-rate exposure situations. To this end, we reviewed recent literatures studying tissue stem cell turnover, and found that great advances in stem cell research have made it possible to trace a fate of stem cells in tissues. Furthermore, turnover of tissue stem cells is found to occur after irradiation, due to competition of stem cells within tissues. This raises a possibility that radiation effects may not accumulate in a tissue depending on the dose-rate and duration of exposure period.

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