第1回探査の将来を考える勉強会2019年8月30日(TKPガーデンシティ御茶ノ水)

宇宙での長期滞在：

宇宙放射線とガン死リスク〒371-8511 群馬県前橋市昭和町3-39-22

教授・髙橋 昭久

専門：放射線生物学
学会活動：
日本宇宙放射線研究会・会長
日本宇宙惑星居住科学連合・副会長
日本宇宙生物科学会・副理事長
国際粒子線治療放射線生物グループ・副会長
MV2019 LOC HP担当
参考：

5,400万 -40,000万km

2030s

深宇宙へ！

2040’ 常時居住2030’ 月面着陸
38万km

2020s

Now

大気

深宇宙へ！
重力環境変化
Outer spaceμG

大気Mars3/8G♫))

Moon
1/6G

2030s

深宇宙へ！
宇宙放射線

2040’ 常時居住2030’ 月面着陸

①太陽粒子線～96% p
4% He 突発的 太陽フレア
small HZE <1 GeV コロナ質量放出

2020s

Van Allen belts②銀河宇宙線③補足粒子線
大気e, 0.1-1 MeV
P, 10-100 MeV/n

超新星爆発～87% p11% He 0.001-1014 GeV~2% HZE (peak, 0.1-1 GeV)

数10年

これまでの宇宙実験
DNA damage・Gene mutations・
Chromosomal aberrations

宇宙放射線Space radiationBlack
Box ガン死リスク

Flight Duration
従来の考え方= k×宇宙放射線ガン死(線量 & 線質)

数10年

DNA damage・Gene mutations・
Chromosomal aberrations

宇宙放射線

国際プレゼンス向上のビッグチャンス！

Space radiation alone ?
Interactive with μG ?

Black
Box ガン死リスク

Flight Duration
我々のアプローチ= k×宇宙放射線×重力ガン死(線量 & 線質)

地上模擬実験Spaceradiation– 世界初の装置開発! –3Dクリノスタット同期照射システム
C-ion: 重粒子ガン治療技術の応用

X-ray

C-ion

ClosedX-ray
Shutter

OpenPeltier
3D clinostat

Ikeda H, et al. Life Sci Space Res 12:51-60, 2017.

Ikeda H, et al. Biol Sci Space 30:8-16, 2016.

SignalSignal

回転シグナルを用いて,試料が水平に位置した時だけ,同期照射を実現

X-ray: 高速シャッター利用地上模擬実験Space
radiation

RNAseq

放射線によって細胞周期が停止
C-ion

Ikeda H, et al. Int J Mol Sci 20: 4791, 2019.

地上模擬実験Space
radiation

RNAseq

放射線と疑似無重力の複合影響によって細胞周期停止が解除
C-ion＋無重力

ゲノム不安定性？
Ikeda H, et al. Int J Mol Sci 20: 4791, 2019.

地上模擬実験Space
radiation

FISH
Dr. Megumi Hada
Prairie View
A&M Univ, USA

放射線と疑似無重力の複合影響によって染色体異常(ゲノム不安定性)誘導
NormalSimple ex.

NASASpace Biology Program(80NSSC19K0133)

Complex ex.

Chromosomal aberration

染色体異常/100細胞

ゲノム不安定性！
Lymphoblastoid TK6

Hada M, et al. Int J Mol Sci 20: 43, 2019.

宇宙放射線

ゲノム
安定性

μG

まだ,
Black 大きなギャップ

数10年

Box

ガン死リスク

我々のアプローチ= k×宇宙放射線×重力ガン死(線量 & 線質)

宇宙で ガンの進行は早まる？
宇宙放射線

専門は放射線生物学だけど…
そのDNAは引き継ぎつつ逆転の発想
Immunesystem
ガン死Protect against
cancer progression.

μG

宇宙で ガンの進行は早まる？

＜地上予備実験＞

尾部懸垂とは？ → 宇宙滞在を一部模擬①後肢の筋骨格系への体重負荷がない②頭部への体液移動③活動範囲の制約のためのストレス

Immunesystemガン死Takahashi A, et al. Int J Mol Sci 19:3959, 2018.

Protect against
cancer progression.

μG

宇宙で ガンの進行は早まる？ ＜きぼうFS2018＞
特定課題：発光装置を利用する提案

Shiba D, et al., Sci Rep 7: 10837, 2017

μG ・Individual housing
MHU

©JAXA

Immunesystem
Protect against
cancer progression.

μG

宇宙で ガンの進行は早まる？ ＜きぼうFS2018＞
特定課題：発光装置をの µG
AG で防げる？
利用する提案
Shiba D, et al., Sci Rep 7: 10837, 2017

μG ・Individual housing
・Artificial gravity
MHU

©JAXA

AG
JAXAのみ保有(日本の独自性・優位性)→国際プレゼンス向上＜AG群は科学的に重要！＞

宇宙で ガンの進行は早まる？ ＜きぼうFS2018＞特定課題：発光装置をの µG 一時的なAG で防げる？
利用する提案
Shiba D, et al., Sci Rep 7: 10837, 2017

μG

1G

Takahashi A, et al. Int J Mol Sci 19:3959, 2018.

宇宙で ガンの進行は早まる？ ＜きぼうFS2018＞
予測できる？ 特定課題：発光装置をの何G利用する提案
Shiba D, et al., Sci Rep 7: 10837, 2017

μG

1/6G
©JAXA

77 rpm→ Earth (1G)
48 rpm→ Mars (3/8G)
31 rpm→ Moon (1/6G)

宇宙で ガンの進行は早まる？ ＜きぼうFS2018＞
特定課題：発光装置を利用する提案

免疫能重力変化ガンの発症は？

発ガンモデルマウス

免疫能重力変化

免疫能重力変化ガンの発症は？
Chr18

Apc

WT
2549T

2549A

C3HB6

発ガンモデルマウス

Spontaneous- Radiationinduced-type
type

Recombination Deletion

免疫能→ きぼうFS202X申請予定

重力変化

宇宙放射線と重力環境変化による複合影響
高感度発ガンモデルマウス

遺伝子安定性

免疫能→ Gateway/月面実験の提案

ガン死

重力変化

宇宙実験は科学のオリンピック(注) 本デカールはJAXA未公認 (2020.3月現在)

Gatewayは 人類長期宇宙滞在のための日本の宇宙実験室 宇宙放射線と重力の複合影響の実験室
新宇宙実験室→英知の継承©JAXA(Future)?

Scale: 1/6 vs ISS
Stay: 30 days/yearAcknowledgments: 故大西 武雄先生に心より感謝申し上げます

Gunma Univ: Yukari Yoshida, Tatsuaki Kanai, Hikaru Souda, Shoto Wakihata, Liqiu Ma,Takuya Adachi, Hiroki Hirose, Sakuya Yamanouchi, Ryosuke Kambe, Hiroko Ikeda,
Anggraeini Puspitasari, Aya Ishizaki
Tohoku Univ: Jun Hidema
Tokushima Univ: Takeshi Nikawa
Univ of Tsukuba: Masafumi Muratani
Doshisha Univ: Yoshinobu Ohira
RIKEN: Asako Sakaue-Sawano, Satoshi Iwano, Atsushi Miyawaki
Ibaraki Univ: Asako Nakamura
QST NIRS: Tsuguhide Takeshima, Kenshi Suzuki, Chizuru Tsuruoka, Takamitsu Morioka,
Shizuko Kakinuma
Harvard Medical School: Kathryn D. Held
Univ of Texas MD Anderson Cancer Center: Keigi Fujiwara
Prairie View A&M Univ: Megumi Hada, Jordan R. Rhone, Andrew J. Beitman,
Premkumar B. Saganti
Kurogane Kasei Co., Ltd.: Toshitaka Kawai, Hidenori Kato, Saki Hasegawa
NASA: Ianik Plante
JAXA: Aiko Nagamatsu, Tatusya Aiba, Hideaki Hotta, Eiiji Ota, Masaki Shirakawa, Dai Shiba
AES: Fumika Yamaguchi, Naoko Murakami
JSF: Hiromi Hashizume, Toru Shimazu

Funding:MEXT 2015-2019 “Living in Space”: JP15H05945, JP15H05935, JP15K21745
NASA Space Biology Program: 80NSSC19K0133
JAXA ISS-Kibo Feasibility Study 2019
ISAS Front Loading Study 2019
Gunma University Heavy Ion Medical Center