6.3.3 低線量率γ線連続照射マウスの造血幹細胞の遺伝子発現プロファイルの解析
Analysis of Gene Expression Profiles of Hematopoietic Stem Cells of Mice Exposed toLow-dose-rate Gamma-rays
廣内 篤久, 田中 聡, 田中 イグナシャ, 一戸 一晃, 田中 公夫
生物影響研究部

Tokuhisa HIROUCHI, Satoshi TANAKA, Ignacia TANAKA,
Kazuaki ICHINOHE, Kimio TANAKA
Department of Radiobiology
Abstract
Previous studies showed that continuous exposure to low-dose-rate (LDR) radiation is leukemogenic.
We recently showed that hematopoietic stem cells (HSCs) in mice irradiated with LDR (20mGy/day) γ-rays
were significantly decreased at day 400 of irradiation when compared with age-matched non-irradiated mice.
In this study, we investigated the changes in gene expressions that may be related to the observed decrease in
HSCs of mice exposed to LDR radiation. RNA extracted from HSCs of irradiated and non-irradiated mice
was subjected to gene expression microarray, and the gene expression profiles were analyzed bybioinformatic methods with Ingenuity Pathway Analysis. We observed that less than 1% of the total
analyzed genes were differently expressed in HSCs in LDR-irradiated versus non-irradiated mice. We
predicted that bio-functions of “cell viability”, “cell survival”, and “maturation of cells” were promoted inirradiated HSCs. Surprisingly, contrary to high-dose-rate-irradiated HSCs, no bio-function associated withcell death, such as apoptosis, was altered in LDR-irradiated HSCs. These findings suggested that thedecreases in HSCs observed in LDR-irradiated mice might be a result of cell differentiation.
1. 目的

線を 400 日間照射したマウスの造血幹細胞等の遺伝

これまでの調査によって低線量率放射線の長期照子発現プロファイルの解析を行った。

射は高線量率放射線の高線量照射と同様に白血病を誘発するが、両者の白血病幹細胞の特性は異なるこ

2. 方法とが分かった。前年度にはこれらの白血病幹細胞の8 週齢の B6C3F1 のオスマウスに SPF 環境下で 20

性質の違いは高線量率放射線と低線量率放射線が造mGy/日の低線量率γ線を照射開始し、総線量が 8Gy血システムに及ぼす影響の違いから生じていると仮となる照射開始後 400 日まで連続照射を行った。照定し、20 mGy/日のγ線を 400 日間照射したマウス

射終了時（照射開始後 400 日）に、各 4 匹の照射マの造血細胞の血球数を照射開始時から 100 日おきにウスと非照射マウスの大腿骨から造血細胞を採取し比較したところ、照射終了時において、造血幹細胞た。採取した造血細胞を細胞表面抗原プロファイル等が同週齢の非照射群に比べて減少していることがに基づいて、造血幹細胞、多能性前駆細胞、リンパ分かった。今年度の調査では、この減少した原因の球系共通前駆細胞、骨髄球系共通前駆細胞に分類し一端を解明することを目的として、20 mGy/日のγてそれぞれの細胞を-80℃に保存した。これらの細胞- 55 -から RNA を抽出し、EPICENTRE 社の TargetAmp伝子について行った。造血幹細胞については、p<0.15

2-round amplification kit により complementary RNAの遺伝子群の中で発現比の絶対値が 8.3 倍以上のもを合成・増幅し、Agilent 社のマイクロアレイによっのについて行った(Fig.1 の青色のサークル)。ここでて遺伝子発現プロファイルを作製した。この際、は、各種細胞の遺伝子発現解析結果のうち、とくにAgilent 社の RNA spike mix を抽出した RNA に混合特徴的な結果が得られた造血幹細胞の場合についてさせることにより、様々な長さの RNA が均一に記載する。

complementary RNA に合成されていることを確認し照射群と非照射群の造血幹細胞の遺伝子プロファた。
各細胞の遺伝子発現プロファイルの解析作業は、イルを比較することにより、低線量率γ線の 400 日

最新の論文を含む膨大な研究情報に基づいて任意の照射によって造血幹細胞に生じていることが予測さ遺伝子プロファイルのアノテーションを行うことがれる性質の変化を抽出した（Table 1）。その結果、照で き る Ingenuity Systems 社 の Ingenuity Pathway

射群の造血幹細胞では生存率（cell viability、cellAnalysis (IPA)を使用して行った。

survival）と共に分化（maturation of cells）が促進されていることが示唆された。すなわち、低線量率放3. 成果の概要

射線を長期連続照射された造血幹細胞は、高線量率

前年度、20 mGy/日照射群のマウスでは 400 日間の場合のような細胞死によるアポトーシスではなくの照射終了時に骨髄中の造血幹細胞、多能性前駆細細胞分化によって細胞数が減少していることが示唆

胞、リンパ球系共通前駆細胞、骨髄球系共通前駆細された。

胞が非照射群に比べて有意に減少していることが確平成 25 年度には、今回の照射 400 日目の造血幹細認された。細胞数が減少している原因は、細胞死や胞の遺伝子発現プロファイルによって示唆された細細胞増殖の抑制、細胞分化の促進など様々な可能性

胞分化の促進が、それ以前の照射 200 日目や 300 日が考えられるが、これを究明するために照射マウス目、また 400 日の照射終了後に非照射区域でさらにの造血幹細胞と前駆細胞の遺伝子発現プロファイル

100 日間飼育した際にも観察されるかを確認する。の解析を行った。評価は、同週齢の非照射マウスと比較した際の p 値が小さい全体の約 1%を占める遺- 56 -

Fig. 1

Extraction of genes in non-irradiated and irradiated mice that were differently expressed inhematopoietic stem cells

Table 1Bio-functions predicted to be altered in irradiated hematopoietic stem cells- 57 -