電中研報告原子力発電０３－００４低線量率放射線が遺伝子発現量の変動に与える影響 ―cDNA マイクロアレイとリアルタイム RT-PCR による解析― 背景低線量や低線量率の放射線が生物に与える作用が、高線量の場合とは大きく異なることが明らかになりつつある。当所では、そのような低線量・低線量率特有の生物応答について、その機構解明を目指した研究を行っている。遺伝子発現の挙動は細胞の応答の基本的なものであり、近年その解析手法は大きく進展してきている。目的 cDNA マイクロアレイ法 *1とリアルタイム RT-PCR 法 *2 という、相補う特徴をもつ二つの最新の解析手法を導入し、これにより低線量率放射線の分子レベルでの機構解明の一貫として、培養細胞の遺伝子発現におよぼす影響を明らかにする。主な成果 1. cDNA マイクロアレイ法による解析 1-1．放射線感受性に差のある、変異細胞とその親株の動物培養細胞間において、検討した 1,081 遺伝子中 17 個について 2 倍以上の発現量の差異がみられた。遺伝子発現量の変動幅が十分にあるような場合には、少数の実験で多くの遺伝子に関する情報を得ることができる、有効な方法であることが確認できた。 1-2．低線量率放射線に先立ち、高線量の放射線の影響を、ほぼ全遺伝子を解析できる酵母を用いて検討し、2 倍以上の変動がみられたものを約 6,000 遺伝子中数十個の単位で検出できた（図 1）。さらに、異なる線量で共に応答がみられた遺伝子では、その多くで線量依存性が認められ、また過酸化水素に対する遺伝子発現応答とのパターンの差異も検出できており、刺激に対する応答機構について全体的な解析を行うことができる方法であることが確認できた。 1-3．約 1 mGy/hr で 3 日間γ線照射したマウス線維芽細胞について、検討した 1,081 遺伝子中に再現性のある 2 倍以上の変動は見出せなかった。低線量率ではその変動が微妙であり、より感度の高い方法を必要とするものと考えられた。 *1 *2 数百から数万といった多数の遺伝子の発現量の変動を同時に解析することができる方法。感度や精度は低め。特定の少数の遺伝子について、高い感度と精度で遺伝子の発現量を解析することができる方法。図 2　リアルタイム RT-PCR 法を用いたヒト培養細胞での低線量率 γ 線照射による細胞周 300Gy 照射時と非照射の間の比較。各軸は遺伝子の発現期制御遺伝子 p21 の発現量変動の解析図 1　cDNA マイクロアレイ法を用いた酵母の大線量 X 線による遺伝子発現変動遺伝子の解析量を、全遺伝子発現量に対する割合であらわしたもの。各点が一つの遺伝子に対応する。約 1mGy/hr で 1,2,3 日照射後の p21 遺伝子発現量を非照射時の発現量に対する比であらわしたもの。 2. リアルタイム RT-PCR 法による解析感度が高いリアルタイム RT-PCR 法を用い、低線量率放射線による遺伝子発現量の変動を、細胞周期制御遺伝子 p21 に限定して検討した。約 1 mGy/hr で 1 日以上γ線照射したヒト急性リンパ芽球白血病細胞において、1.2〜1.5 倍程度の p21 遺伝子発現量の上昇を統計的に有意に検出することができた（図 2）。以上、低線量率放射線に対しても細胞は応答を行っていることを明らかにした。さらに、応答が見られた細胞周期制御遺伝子 p21 は、高線量の放射線応答時に、損傷の修復を行うために細胞増殖を制御している、放射線応答の重要な位置を占める遺伝子であり、そのような遺伝子において変動を検出できたことは、低線量率放射線に対する分子レベルの応答機構を解明する上での糸口を得たものと考えられる。今後の展開得られた低線量率放射線照射時の遺伝子発現の変動について、照射時間経過等の挙動を詳細に解析する。また、細胞内情報伝達経路の上流や下流に位置する遺伝子や、関連すると考えられる遺伝子の発現変動について、広く検討を行う。研究報告Ｇ０３００２キーワード：放射線、低線量率、遺伝子発現、cDNA マイクロアレイ、リアルタイム RT-PCR 関連研究報告書担当者岩崎　利泰　（低線量放射線研究センター）連絡先（財）電力中央研究所低線量放射線研究センター事務担当 Tel. 03-3480-2111(代) E-mail : [email protected] ［非売品・不許複製］　© 財団法人電力中央研究所