神経細胞を用いて宇宙放射線の脳への影響を検証する
東京慈恵会医科大学医学部 教授 岡野ジェイムス洋尚講演記録 （中嶋作成）
◎自己紹介 ＊専門は脳神経疾患の研究 これまでは脳を直接見られなかったが、 近年、iPS細胞を利用して直接実験ができる ようになった。 → この分野の研究の進歩が、最近加速している。 ＊宇宙飛行士への放射線の影響も研究。 テーマ：「地球外でも人体、特に脳は長期間にわたって 正常にはたらくのか。」 アメリカで研究中、近くに宇宙関係の研究をしている 研究グループがあったので関心を持った。 日本でも放医研（放射線医学総合研究所、千葉市稲毛区） と共同研究を行っている。 ◎宇宙での放射線の影響について ＊「アイフラッシュ」という現象がある。 → 宇宙放射線が宇宙船を通過することにより、 宇宙飛行士に「光」が見える。 80％の宇宙飛行士が見ている。 毛利さん、向井さんも見たと言っている。 [中嶋注] Fuglesang et al., アイフラッシュ調査報告 （英文アブストラクト） ＊どのようにみえるか？ 星がチカチカしながら通過するように見える。（向井さん） 宇宙放射線が通過するのはどうしてわかるか。 （略） ◎太陽風、宇宙・地球、放射線環境 ＊「太陽風」とは： 太陽から放射される、10nT(ナノテスラ)の磁力線を持った 高速粒子の流れ、速度は300km/s, 成分は、ほとんどが水素とヘリウム原子核、炭素などは1％程度。 ＊地球の防御メカニズム： 地球にはNS磁石のような磁力線がある。[中嶋注] 右図、九州大学総合研究博物館より 実際の地球磁気圏： 太陽風によってつぶれた形 太陽風は逸れるが、一部は入り込んで放射線帯になる
[中嶋注] JAXA、きぼう広報・情報センターより 内側、陽子、3000km, 外側、電子、10000km ISSは400km ＊自然放射線 2.4ミリシーベルト(mSv)/年 ISS(国際宇宙ステーション)では 1 mSv/日 1 Sv でがん発症率 5％ 100 mSv 以下ならばOK 月面では 2.2 mSv/日 火星では 最短往復でも 660 mSv [中嶋注] NASA の有人月面探査計画（JAXA のページより） NASA の2030年代、有人火星探査の計画（産経ニュース、2015年10月） ＊惑星間有人飛行 火星でも片道9か月 ＊突発的な放射線 太陽フレア ロシア宇宙ステーション「ミール」での測定 船内5mSv、船外30mSv ◎放射線で人間はどうなるか？ 思考に影響？ 「アイフラッシュ」では網膜に影響がある。 → 脳にもあるに違いない。 ＊陽子線治療でも起こる 重粒子線治療（炭素原子核などを使用）、日本では4か所。 がん以外の細胞にも影響がある。 重粒子線は体内で止まる瞬間にエネルギーを発する。 → 止まる深さを調節して、がん細胞を殺す。 アメリカの治療機関で、脳の放射線治療の際にアイフラッシュ が見られた。 → 眼だけではない、聴覚・嗅覚・味覚も。 これらに共通しているのは神経細胞 → 宇宙放射線は、脳の活動に影響を与える？ ＊脳細胞は影響を受けるか？ てんかん？ 錯乱？ 気絶？ 応答した場合、その作用機序は？予防法は？ → これを地上の実験で ＊地上で太陽風を作る ー 放医研での実験 （2mの厚さの鉄の壁の図） HIMAC（重粒子線発生装置）
炭素または鉄粒子を照射 [中嶋注] 右図、放医研 webページより SPICE （マイクロビーム細胞照射装置）
顕微鏡下で細胞をビームで狙い撃ち 使う細胞はニューロン [中嶋注] 右図、放医研 webページより ＊ニューロンの作用原理、神経ネットワークのメカニズム → 興奮するときカルシウム濃度が上昇、電気が発生、遠方へ伝達
[中嶋注] すまいるナビゲーターの webページより 神経細胞は培養できる ◎重粒子放射線を照射する実験 死なないか、誤作動はないか、薬はできないか ＊アポトーシスの実験 → 8時間後でもほとんど死ななかった。 ＊応答の調査（ネズミの脳海馬） → 2分照射 しばらく後 Fluo 4 の検査 （Ca2+ の蛍光で、刺激が伝わってゆくのが見える） （動画） マイクロビーム照射後、活動が上昇（イオノマイシンで確認） 周りの細胞の活動が低下してしまう ◎培養神経細胞の利用について 実験をヒトの脳でやりたいのだが、細胞を取るのは不可能 → そこで「培養細胞」を用いる。 iPS 技術で、神経細胞を培養することが2012年頃から可能になる ＊「幹細胞」について 幹細胞 ＝ いろいろな器官に分化し得る細胞、胎児の細胞など。 胎児だけでなく大人にもある（脳の深いところ、など） ＊「iPS細胞」について 大人の細胞に4つの遺伝子操作を加え、受精卵の細胞と同じように いろいろな細胞に分化できる能力を持たせたもの。山中教授の開発。 [中嶋注] 京都大学iPS細胞研究所 約2か月の培養で数千個の細胞の塊であるコロニーができる。 ここから神経細胞を作れる → これを使って照射実験 放射線の作用点を調べられるので、防御法、薬剤の開発、につながる。 ◎ヒトiPS細胞の話 ＊再生医療への応用 赤血球、白血球も作れる、大量生産も可能 → 献血が要らなくなる！ ＊薬剤の開発も、これを使えば開発が加速される。 （マウスの細胞は、やはり人間とだいぶ異なる。） ＊心筋細胞の培養・移植 （移植した心筋細胞が鼓動している映像） 放射線も心臓に影響するかもしれない。 ＊網膜移植は実際に成功している → 理研、高橋さん [中嶋注] JST(日本科学技術振興機構)の解説ページ ーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーー 質問 ＊火星への旅行について？ ＞ NASA が 2030年を目標に計画。 現在学生である人たちが関わるだろう。 ＊体も大変だが脳もやられないか？ ＞ ISS（の高度）ではあまり心配ないが、深宇宙では危険。 ＊細胞を新たに増やして、傷ついた細胞を補えるか？ ＞ 大人にも幹細胞が少しある。薬剤で再生を促すこともできる。 ランニング、（天文講座の受講のような）知的な活動などでも 増やすことができる。ただし、0.1％程度。 死ぬ細胞も多いので、0.1％程度ではだいぶ不足。 ＊ピンポイント実験で、周辺が活動が下がるのはなぜか？ ＞ 視覚領野では、コントラストを付けるために周りの細胞が低下する ことがある。 ＊抑制する物質が出るのか？ 抑制するシナプスがあるか？ アイフラッシュとの関係は？ ＞ まだよくわかっていない。 ＊重粒子線のスピードは？ ＞ 光の数分の1？ 不明。 ＊放射線の癌への影響？ ＞ DNAが壊れ、コピーができてしまう。 多くの細胞はアポトーシスで死んでしまうが、アポトーシスを 起こすところを壊してしまうと癌になってしまう。 癌にならないようにする遺伝子も壊される。 いくつかの突然変異の同時発生。 ＊放射線と突然変異との関係？ ＞ （略）