放射性物質はどこに存在するか
自然起源のもの

人工起源のもの大地

宇宙

ウラン・トリウム等

大気圏上空で核反応

原子力施設など

炭素14

海

大気放出

海洋放出

海

空気

空気

大地

食 物

呼吸

食

物

呼吸
食事

食事

人

体

－要点－

・自然界には元々放射性物質が存在する。
・原子力施設から放出される放射性物質はそれに追加される。
・原子力施設からの放射性物質の影響を知るため、自然起源の放射性物質の量や分布を調べている。

1

放射線の種類と性質
・放射性物質から発生する放射線は、下の3種類が代表的。
・それぞれ物質を通り抜ける力（透過力）が異なる。

－要点－

・放射線は「速く飛んでいる小さな粒」と「光のような波」の2種類に分けられる。
・飛んでいる粒の違い、波の発生する仕組みの違いによって、放射線の名前がつけられてる。
・いずれの放射線も目で見ることはできない。測定器を使ってその存在を知ることができる。

ベータ線

2使っている単位の関係
放射能の強さを
表す単位
放射性物質
（放射能）

生物に吸収される放射線の量（エネルギー）を表す単位「ベクレル（Bq）」
放射線

生 物

〔放射線を出す〕「グレイ（Gy）」〔放射線が吸収される〕人

ベクレルの値は大きくてもシーベルトの値は小さくなる
放射性物質もある。

臓器などの組織の違い、放射線の違いを考えて、影響を評価している。

それは、放射線の当たり方、発生する放射線の種類やエネルギーなどによって、人への影響が異なるためである。

「シーベルト（Sv）」
人への放射線の影響の程度を表す単位―要点―
・ ベクレルは、放射性物質中で1秒間に変化する原子の数を示す。
・ マウスを使った実験では、放射線の量を表すためにグレイという単位を用いている。
・ シーベルトは、グレイと以下の関係にある。
シーベルト ＝ グレイ × 放射線荷重係数×

組織荷重係数

放射線の種類による影響の違いを表す臓器などの組織別の影響の受けやすさを表す・ベータ線、ガンマ線、
エックス線が1・肺、胃、骨髄などが0.12

・アルファ線が20・食道、甲状腺、肝臓、乳房などが0.05
・皮膚、骨の表面が0.01。

・全身への影響は、各組織について影響を評価し、それらを足し合わせたもので示される。
・ ガンマ線が全身に均等に吸収された場合には、グレイとシーベルトはほぼ等しい。

3

青森県民は自然界からどのくらいの量の放射線を受けているのだろうか？

宇宙からの放射線

質
性物
放射 ら）
の
内
か
人体 （食物２
計 2.2 ミリシーベルト
年間ミリシーベルト

１

2

0.49

1

0

大地からの放射性物質（ラドン）大地ガンマ線

計 1.5 ミリシーベルト
ラドン

0.17
0.39

ガンマ線
大地からの
放射線

0.37

0.97

人体内

0.65（調査継続中）＊

0.32

宇宙線

0.32

日本の
平均的な値

青森

天然放射線被ばく線量

－要点－

１

・人間は自然から常に放射線を受けている。

２

・日本人は1年間に平均的な値として約2.2ミリシーベルトの量の放射線を自然界から受けている。
・青森県民が受ける宇宙からの放射線（宇宙線）は、計算により日本平均とほとんど同じ。
・それ以外の放射線の量については地域特性や食習慣によって異なる。
・青森県民は1年間に約1.5ミリシーベルトの放射線を自然界から受けている。

＊1年分のデータ。

4

環境と人体中での放射性物質の動きについてー 測定 と 予測 ー
環境シミュレーション研究部長
中村 裕二

構 成
1.1 環境中の放射性物質の測定（モニタリング）とその動きの予測
1.2 環境研におけるモデル開発研究
１）クリプトン８５による大気拡散モデルの検証
２）炭素１４の人体内代謝モデル
３）ヒトにおける炭素代謝

5原子力施設周辺の環境モニタリング
目的 ： 原子力施設の周辺環境の安全を確かめるため
実施者： 事業者（日本原燃（株））、自治体（青森県）
モニタリングステーション
モニタリングステーション

モニタリングカー

大型再処理施設
野外での試料採取- 要点○原子力施設周辺の環境モニタリング--原子力施設周辺の安全を確かめるため、六ヶ所村再処理施設周辺においては、事業者（日本原燃（株））及び青森県が環境モニタリングを実施している。
① 固定観測点（モニタリングステーション）での放射線の量の連続測定② モニタリングカーによる放射線の量の臨時測定③ 定期的に環境試料中の放射性物質の量を測定。

○ モニタリングとは ： 注意深く視ること、測ること、監視すること“ 測る ” → 今、 ここ・ 特定の場所の放射線の量、特定の試料中の放射性物質の量を「測る」。
・ 現在の状態を「測る」

6

何故モデルが必要か

測定

未測定

測定

未測定

○全ての場所での測定できない。
○全ての時間、時期を測定できない。
○ あらゆる地点の値を予測する。
○ 測定が行われていない時期の値を予測（推定）する。
予測のための科学的・数学的モデルが必要。

- 要点○ モデルとは・ 科学的な予測や推定、評価などに用いる考え方、方法・方式。
考え方、基礎となる情報（データ）、予測や推定の方法･方式等の全体を“モデル”という・ 数学的モデルあるいはｼﾐｭﾚｰｼｮﾝモデル。
○ “測定”と“モデル”
・ 点（時間、場所）の「測定」から、モデルによる面（分布）の予測へ

7

環境から受ける放射線の線量① 体外から受ける放射線の量 → 測定可能
② 体内の放射性物質から受ける放射線の量→ 直接測定が難しい → 評価（推定）

科学的予測（モデル）が必要
科学的予測（モデル）が必要- 要点 –○ 人が放射線を受ける様式として、体外被ばく、体内被ばく、の２つがある。
① 体外被ばく --- 体の外に放射線源がある場合
宇宙線、環境中のガンマ線など自然界から受ける放射線。
病院での検査で受けるX線、など。
これらの線量、即ち放射線の量は、適当な測定器によって「測る」ことができる。
② 体内被ばく --- 体の中に放射線源がある場合（体内の放射性物質による被ばく）“直接測定は困難” --- 放射線の量を直接測ることは多くの場合難しい。
○ 放射線の量の評価にも、科学的な予測・評価の方法（モデル）が必要。

8

科学的予測（モデル）の必要性
環境中での放射性物質の動き
環境中での放射性物質の動き
体内での放射性物質の動き
体内での放射性物質の動き
・数学的・科学的方式（モデル）・数学的・科学的方式（モデル）・コンピュータによる予測
・コンピュータによる予測
・どこの場所、いつの時期でも放射性物質の量・どこの場所、いつの時期でも放射性物質の量を予測（分布、時間変動）を予測（分布、時間変動）
・将来予測も・将来予測も・現実的な線量評価
・現実的な線量評価- 要点 ○ 環境中での放射性物質の動き○ 人体内での放射性核種の動き
どちらの研究にも、「科学的予測」あるいは「評価」のために「モデル」が必要。
○ モデルで何ができるか。
・ どこの場所、いつの時期でも放射性物質の量を予測
・ 将来予測・ 放射線への被ばく線量の予測・評価

9

再処理施設
国家石油備蓄基地

低レベル廃棄物埋設施設

ウラン濃縮施設

尾駮沼(財)環境科学技術研究所

10環境研におけるモデル開発研究
ー 放射性物質の移行経路 ー
大気拡散

陸圏移行

線量評価
尾駮沼

湖沼・河川へ拡散

大気からの
降下
移行
摂取
ガンマ線

- 要点 環境研では「再処理施設周辺での様々な放射性物質の動きとそれによる放射線
被ばくを予測・評価するためのモデル（コンピュータによる予測計算・評価）」の開発を行っている。
モデル開発の目的① 環境モニタリングによる「点」での監視、安全確認を補完するため、施設周辺のあらゆる地点での放射線の量、放射性物質の動きを予測できるようにすること。

---- 「点」から「面」へ② 環境モニタリングによる「現在」の状態の監視、確認から、将来の状態の予測。

---- 「中・長期予測」③ より現実的な被ばく線量を評価すること。
---- 「地域の特性を考慮した」---- 「現実的なデータに基づいた」

11放射性物質の移行経路のモデル化（被ばく線量評価）
大気中へ放出大気中で拡散
内部被ばく
（呼吸）

再処理施設

植物
内部被ばく
（摂取）

家畜
河川・湖沼
土壌

海水中へ放出外部被ばく(直接）

海洋中で拡散

外部被ばく
(直接）

海産物

内部被ばく
（摂取）

- 要点 「再処理施設周辺での様々な放射性物質の動きとそれによる放射線被ばくを予測・評価するためのモデル（コンピュータによる予測計算・評価）」○ 再処理施設からの放出放射性物質の移行（モデル化）① 排気筒から放出された放射性物質による直接の外部被ばくと、地表への沈着を評価するためのモデル（例） Kr-85の動きの予測について② 大気中の放射性物質の地表への沈着、作物への移行を評価するためのモデル。
③ 作物から家畜を介し肉や乳製品として人に摂取される経路のモデル④ 大気中から降雨・降雪とともに河川・湖沼（尾駮沼）への移行のモデル⑤ 海洋放出された放射性核種が、六ヶ所沿岸域や尾駮沼へ移行するモデル

12

クリプトン85による大気拡散モデルの検証
環境動態研究部
五代儀 貴

13

はじめに
六ケ所村の大型再処理施設では、2006年3月より使用済み燃料を用いたアクティブ試験が開始された。
環境研構内において、環境ガンマ線連続モニタによりガンマ線線量率を測定しているが、大型再処理施
設からのクリプトン85放出による線量率上昇が観測されている。観測されたクリプトン85による線量率
上昇事象について、大気拡散モデルを用いたシミュ
レーション計算を行い、モデルの検証を行った。
・クリプトン85による線量率上昇事象
・大気拡散モデルを用いたシミュレーション計算

14

環境研
環境ガンマ線連続モニタ
2.6 km
大型再処理施設
主排気筒

尾駮沼

環境研と大型再処理施設の位置関係-要点１．大型再処理施設の主排気筒から大気へ放射性核種が排出されている。
２．環境研はその主排気筒から尾駮沼を挟んで東2.6kmにある。
３．環境研構内に環境ガンマ線連続モニタを設置し、ガンマ線線
量率を測定した。

15

線量率（ナノグレイ/1時間, nGy/h）
降水量（mm）

環境ガンマ線連続モニタによる線量率
100

10

9.10

9.11

9.12

9.13

9.14
平成19年

9.15

9.16

9.17

9.18

9.19

9.10

9.11

9.12

9.13

9.14
平成19年

9.15

9.16

9.17

9.18

9.19

3
2
1
0

-要点１．環境研構内での9月10日から10日間の環境ガンマ線連続モニタによる線量率の変動（青線）と降水（緑線）の変動。
２．降水が認められたときに、ガンマ線線量率は上昇する。

16

ウラン(238U)壊変系列

238U

234Th

4.5E9 y

24 d

ビスマス
鉛
ポロニウム

234mPa

気体

1.2 m

214Pb

218Po

222Rn

226Ra

230Th

234U

27 m

3.1 m

3.8 d

1600 y7.5E4 y2.5E5 y

ラドン

ラジウム

トリウム

ウラン

214Bi
20 m

210Pb

214Po

22 y

1.6E-4 s

アルファ線を出す壊変

210Bi
5.0 d

206Pb

ベータ線を出す壊変
210Po
140 d

主なガンマ線を出す壊変-要点１．降水によるガンマ線線量率上昇が理解できるように、ウラン238の壊変系列について説明。
２．ウラン238は土壌の中に天然に存在しており、放射線を出して次々と壊変する。
３．ウラン238の壊変系列の中でラドンだけは気体である。

17

大気

…

鉛

ビスマス

鉛

ポロニウム

ラドン

210Pb

214Bi

214Pb

218Po

222Rn

22 y

20 m

27 m

3.1 m

3.8 d

拡散
土壌

ウラン
238U
4.5E9 y

…

ラジウム

ラドン

226Ra

222Rn

1600 y

3.8 d

固体

気体

-要点１．ウランからラジウムまでは固体で、土壌中に存在する。
２．ラドンは気体で、土壌から大気に拡散する。
３．ラドンは半減期3.8日でポロニウム218に壊変し、大気中のエアロゾル等に吸着し、大気中を漂い、順次壊変する。
４．この中でガンマ線を出すのは鉛214とビスマス214である。

[用語解説]
エアロゾル：空気中に浮遊する微小な固体または液体の粒。

18

大気

ラドン
222Rn
3.8 d

…

鉛

ビスマス

鉛

ポロニウム

210Pb

214Bi

214Pb

218Po

22 y

20 m

27 m

3.1 m

土壌

ウラン
238U
4.5E9 y

…

拡散

ラジウム

ラドン

226Ra

222Rn

1600 y

3.8 d

固体

気体

-要点１．雨が降ると、エアロゾル等に吸着し大気中を漂っているラドンの子孫核種は、雨により地表に降下する。
２．ガンマ線を放出する鉛214やビスマス214が雨により地表に落とされ、地上でのガンマ線線量率は上昇する。

19

線量率（ナノグレイ/1時間, nGy/h）
降水量（mm）

環境ガンマ線連続モニタによる線量率
100

10

9.10

9.11

9.12

9.13

9.14
平成19年

9.15

9.16

9.17

9.18

9.19

9.10

9.11

9.12

9.13

9.14
平成19年

9.15

9.16

9.17

9.18

9.19

3
2
1
0

-要点１．雨が降らない場合にも線量率が上昇し、その原因は、環境研の位
置では、ほとんどがクリプトン85によるものである。
２．雨が降っていない場合には、線量率上昇がクリプトン85によるものと判断し、線量率上昇分がクリプトン85による線量率と判断できる。
３．雨が降っている場合は、線量率上昇が雨によるものかクリプトン85によるものかの判断が簡単にできない上、降水による線量率の上昇分とクリプトン85による線量率上昇分を分けて評価することができない。
４．以上のことから、ガンマ線スペクトルを使用してクリプトン85による線量率を把握する。

20

光のスペクトル

太陽光

赤
プリズム

黄
緑
青
紫
太陽スペクトル

-要点１．ガンマ線スペクトルを説明するために、プリズムによる光の分光を示す。
２．光はプリズムにより、紫から青、緑、黄色、赤等と光の波長により分光し、虹のように見える。
３．ガンマ線スペクトルは、光をプリズムにより波長によって分けたのと同じように、ガンマ線をエネルギーにより分けたものである。

21

環境ガンマ線連続モニタによるガンマ線スペクトル（平成19年9月21日）
計数率（カウント）

10000

100
10
1

計数率（カウント）

11:20
11:50

1000

0

2000

1000
2000
3000
4000
エネルギー（キロエレクトロンボルト, keV）

5000

11:20
11:50

1000
0

250

480 500550
エネルギー（キロエレクトロンボルト, keV）

750

-要点１．赤い点は、クリプトン85による線量率の上昇が認められた時のスペ
クトル、青い点がその30分後のクリプトン85による上昇のない時のスペクトルである。
２．クリプトン85による線量率上昇がある場合には、クリプトン85から出るガンマ線により、514キロエレクトロンボルト周辺部分の計数率が上昇する。
３．クリプトン85のガンマ線ピークの計数率を求め、有意に高い場合にクリプトン85に起因する線量率の上昇があると判定し、この計数率からクリプトンによる線量率を評価した。
[用語解説]
ガンマ線のエネルギーはキロエレクトロンボルトで表す。

22

線量率（ナノグレイ/1時間）

30

20

10

0

5
平均線量率（ナノグレイ/1時間）

Kr-85
降水
大地

Kr-85
4

3

2

1

0

年平均

降水

3月 4月 5月 6月 7月 8月 9月 10月11月12月 1月 2月

平成19年

平成20年

月ごとの85Krによる線量率上昇分-要点１．左の図は、平成19年3月から1年間の大地、降水、クリプトン85による線量率の平均値（クリプトン85による線量率は小さいために見えない）。
２．右の図は、月ごとのクリプトン85及び降水による線量率であり、月により大きく変動する。
３．クリプトン85による線量率は9月が最も大きく、降水による線量率の7％程度であり、平成19年3月から1年間では降水による線量率の0.7％であった。

23

大気拡散モデルによるクリプトン85からのガンマ線線量率計算結果例
25
線量率実測値-1

線量率（nGy h ）

計算結果
20
15
10
5
0
0:00

24:00
0:00

12:00

4E+13

放出量変動

0
0:00

12:00

24:00
0:00

平成19年9月11日-要点１．9月11日のクリプトン85による線量率について、大気拡散モデルによる計算結果の実測値との比較。
２．赤の線がモデルによる計算結果、青の線が環境研で観測されたク
リプトン85による線量率の変動、下のグラフの線が再処理施設からの放出量の変動。
３．8時や10時前のピークに関しては正確に評価しているが、1時から5時にかけてや10時過ぎのピークは実測値と異なる。
４．計算結果が実測値とかけ離れる理由は、使用する気象データの空
間的・時間的分解能の精度によるものと考えられる。

24

線量率実測値

20-1

線量率 (nGy h )線量率（ナノグレイ/1時間）

計算結果

線量率
（ナノグレイ/1時間）

10

0
2007/9/13
6時 6:00 8時

日時

10時

12時

平成19年9月13日

8時10分

8時20分

10

-

1

- 10

0.1 - 1
0

8時30分

- 0.1

8時40分

-要点１．上の図は、平成19年9月13日の環境研の位置での計算結果と実測値の時間変動、下の図は、その時の環境研周辺の分空間布の計算結果。
２．□が環境研の位置のメッシュ、小さい・が主排気筒の位置。
３．ガンマ線線量率が環境研の位置で最大になるように、クリプ
トン85が環境研の上空を過ぎて行ったことが分かる。

25

表

月毎の平均線量率の計算値と実測値の比較(ナノグレイ/1時間)

対象期間

実測値

計算結果

平成19年3月

0.009

0.019

平成19年4月

0.032

0.029

平成19年9月

0.071

0.20

-要点１．環境研構内での測定でクリプトン85による線量率の上昇が認められた3月、4月、9月の各1ヶ月の線量率の平均値について、モデルによる計算結果の実測値との比較。
２．1ヶ月間の平均値では、計算結果は実測値の0.9倍～2.8倍で、比較的良く一致している。

26

炭素14とクリプトン85
C（炭素）-14Kr-85• 炭素は人体の主要元素• 人体内に留まる• 放射線被ばくが継続する• 希ガス元素。人体と反応性なし• 人体内に留まらない• 放射線被ばくは一過性

大型再処理施設からの放出量が最大Kr-85

被ばく線量が最大

C-14- 要点 ① 再処理施設から放出される放射性核種の中で、放出量が最大なものは
Kr-85。
② 周辺の人の被ばく線量（放射線の量）では、炭素-14の寄与が最も高い。
③ 炭素は人体の組織元素として長く体内にとどまる --- 放射線被ばくが継続する。
--- 炭素-14からの被ばく線量を決定付ける因子は、炭素-14が人の体内にどのくらいの期間留まるのか、ということ。
→ 炭素の体内代謝27

炭素の人体内代謝
炭素の経口摂取

炭素の排出
体内量

呼吸
汗

換算係数

尿・糞便
放射線被ばく（線量）- 要点 ① 体内での放射線被ばくの量を求めるには、摂取した、あるいは体内にある放射性物質の量（ベクレル）あたりの被ばく線量を与える係数（線量係数）から求める。
② 線量係数は、その放射性物質が人体内に留まる時間に関係する。
-- 大雑把に言えば、留まる時間が短ければ、大体は線量も小さくなる -③ 炭素-14による被ばく線量を正しく見積もるためには、人体内での残留量、言葉を変えると｢代謝速度」が必要。

28

国際放射線防護委員会（ICRP)
放射線被ばく線量を求めるための基準
・さまざまな放射性核種の人体内代謝のモデル
・線量換算係数・その他、放射線影響を考えるための基準

日本の放射線防護基準（放射線障害防止法）に取り入れられている- 要点 ① 被ばく線量を決めるための基準
国際放射線防護委員会（ICRP) が検討し、最も妥当な基準を世界各国に勧告。
わが国においても、この基準が放射線防護の元となる法律に採用されている。
② 再処理施設周辺での年間被ばく線量を計算するときにも、この基準が用いられている。非常に安全側に余裕をとった、過大評価。
③ 炭素-14の人体内代謝に関しても、国際的基準は非常に単純化されすぎて、過大評価。
④ 環境研では、このような基準を正しく見直すための実験も行っている。

29

ヒトにおける炭素代謝

環境シミュレーション研究部
増田毅

30

 背景

〜放射性炭素からヒトが受ける線量〜
他
14%
ヨウ素
7%

炭素14
35%

水素3
20%

クリプトン85
24%

再処理施設からの被ばく線量予測における各核種の寄与率-要点1. 再処理施設からの放出放射性核種による被ばく線量における各核種の寄与率の中では放射性炭素が最も大きい。
2. 大気中や海洋中に放出された放射性核種は、拡散や生態系内での移行を行なってからヒトに影響を与えるため、放出の多い核種が被ばく線量も多くなるとは限らない。

31

 背景


〜放射性炭素からヒトが受ける線量〜

線量係数 5.6×
5.6×10-10 Sv/Bq

体内残留量
線量

時間
50年

-要点1. 摂取した放射性炭素から日々受ける線量は体内残留量によって決まる。
2. 体内残留量は呼気や尿、便等への排出によりしだいに減っていく。
3. 摂取した放射性炭素から生涯に受ける線量は、日々受ける線量の総和であり、放射性炭素の体内残留量の変化の仕方によって変わってくる。
4. 線量係数は、放射性炭素の体内残留量の変化の仕方の予測から決められている。成人の場合は摂取後50年間に受ける放射線の積算を考慮している。
基礎知識
線量係数:1単位の放射能をもつ物質から受ける線量を求める係数。
物理学的半減期: 放射性炭素の物理学的半減期は5000年以上なので、ヒトのライフスパンで考えた場合は全く減らないと考えて差し支えない。従って、体内での減衰は考える必要はなく、体内残留量は体外への排出によって決まることになる。

32

 背景〜放射性炭素からヒトが受ける線量〜

 ICRPモデルを基礎として決定

300 グラム／日

16 L

300 グラム／日

ＩＣＲＰモデルの生物学的半減期：約４０日-要点1. ICRPは極簡素なモデルを設定して体内残留量がどのように変化するかの推定を行なっている。
2. 非常に単純化しているため、残留量の推定は過大評価になっている可能性がある。
3. この推定に基づいて線量係数が決められている。
[用語解説]
ICRP: 国際放射線防護委員会。線量制限の体系作りを担い、放射線防護の世
界標準システムの創出と関係機関への勧告助言がその役割である。
基礎知識
ＩＣＲＰモデル: ヒトの体を、よく撹拌している1つのコップのようなものと仮定している。そこへ毎日一定量の水（炭素）が流れ込んでおり、同量が流れ出している。そこへインク（放射性炭素）をたらすと、インクの溶けた水が流れ出して行くのに従ってしだいに薄まっていく。薄まり方はコップの容積（体内総炭素量）と流量（炭素摂取量）とから計算できる。

33

 目的

〜放射性炭素からの現実的な線量を知る〜

現実的なヒト炭素モデルの作成

現実的な線量評価

線量係数の安全裕度の確認-要点1. ICRPモデルよりも現実的なヒト炭素モデルを作成する。
2. モデルの作成にあたってはヒトでの実験データを採取する。
3. 作成したモデルからの線量評価を行い、現行の線量係数と比較することで線量係数の安全裕度を確認する。
[用語解説]
安全裕度:規制に用いる推定値は安全を確保するために余裕をもって安全よりに定められています。そこで現実の値との差が安全裕度となる。

34

 アプローチ〜どのように目的を達成するか〜

INPUT
標識炭素化合物を経口投与

OUTPUT 1
呼気排出

代謝
消化管

吸収

通過

血液

炭素の
プール

代謝

OUTPUT 2
尿へ排出

投与量と排出量の差から体内への残留の評価を行う

OUTPUT 3
便へ排出-要点1. 食事によって摂取した炭素がどのように排出され、どの程度残留するかを調べる。
2. 標識した炭素を経口投与し、呼気、尿、便への排出を測定する。
3. 投与量から排出量を差し引いた残りを残留量と評価する。
[用語解説]
標識炭素: 実験で測定するための目印のついた炭素。具体的には安定同位体
炭素13を使用する。詳細は次スライドに示す。
基礎知識
炭素フロー: ヒトでの炭素の流れ（フロー）は、入力のほぼ100%が経口摂取（食事）であり、出力の90%以上が呼気二酸化炭素としての排出になる。尿や便その他への排出は数%程度である。

35

 アプローチ〜どのように目的を達成するか〜 安定同位体炭素13の利用

炭素12

炭素13

炭素14

陽子6中性子6 陽子6中性子7 陽子6中性子8
放射能なし

放射能なし

放射能あり

-要点1. 炭素には12, 13, 14その他の同位体がある。化学的な性質は変わらない。
2. 炭素14は放射能があるが、炭素13は放射能がなくその点では安全である。
実験には炭素13を用いる。
3. 重さの違いを判別できる装置（質量分析器）を用いると、炭素12と13とを区別できるため、炭素13を標識として使うことができる。
[用語解説]
同位体：化学的な性質が同じで質量数（重さ）が異なるもの。炭素12, 13, 14ではいずれも陽子数が6個で化学的な性質が同じだが、中性子数が6, 7, 8個と異なるため重さが12, 13, 14と異なっている。
基礎知識
自然界の炭素: 通常の炭素の99%は炭素12であり、1%が炭素13である。炭素14はほとんどない。

36 方法
 標識炭素（13C）投与実験

糖質系

アミノ酸系
脂質系
三大栄養素のそれぞれで13Cを投与しデータを収集

1〜16週間測定

モデル
作成用
データ
線量評価モデル

検証用
データ
食品でのデータ収集
米、大豆-要点1. 実験は3大栄養素を網羅するよう計画している。
2. 3大栄養素での結果を勘案して一般的な食事全体での評価をする。
3. 米や大豆といった一般的な食品での検証実験も合わせて行なう。
4. 糖質やアミノ酸でのデータ収集を行なった。
5. 現在は脂質でのデータを収集する実験を行なっている。

37

結果


1

1

A

B
0.1

0.1

120

0.01

0.001

0.001

体内残留量（％）

0.01

100

0.00010.0001
0

20

40

60

80

100

0

120

1

20

40

60

80

100

120

1

C

D

0.1

0.1

0.01

0.01

0.001

0.001

80

60

40

20

0
0.00010.0001
0

20

40

60

80

100

120

0

20

40

60

80

100

アミノ酸での投与実験 13C比の変化
A: 呼気, B: 尿, C: 便, D: 血清.

120

時間
青線：実験データ
赤線：ICRPモデルによる推定-要点1. 初期に排出が多く、しだいにゆるやかな排出となる傾向が見られた。このことから、体内に複数のコンパートメントの存在が推定された。
2. 体内残留量で評価した場合、ICRPモデルから予測される量よりも少ない残留量しかないことが実験から推定された。
3. 放射性炭素を経口摂取した場合に受ける線量は、実験期間内については
ICRPモデルからの予測よりもはるかに少ないことが推定された。
4. 最終的な結論を得るために、さらに実験データを積み重ねていく予定である。

38

低線量放射線の生物への影響について
ー動物実験から人への影響を推定するー

構成

2.1 低線量率放射線の生物影響
2.2 低線量率放射線被ばくと発がん―染色体異常とがん遺伝子変異―
2.3 染色体異常頻度から被ばく線量を推定する―生物学的線量評価―

39低線量率放射線の生物影響（財）環境科学技術研究所（財）環境科学技術研究所
生物影響研究部
生物影響研究部
小木曽洋一
小木曽洋一

40

放射線のヒトへの影響

急性障害（紅斑・脱毛・吐き気等）（紅斑・脱毛・吐き気等）

身体的影響

胎児発生障害（精神遅滞等）（精神遅滞等）

晩発障害

遺伝的影響

確定的影響

白内障
白内障
がん・白血病
がん・白血病

遺伝的障害

確率的影響

（先天異常等）（先天異常等）1. 人体が高線量（多量）の放射線に被ばくした場合に現れる影響については、原爆被爆者、線源取り扱いの過誤等事故による被ばく者等の調査に基づいて分類されている。
2. 国際放射線防護委員会(ICRP)による放射線防護基準等に関する勧告の基本概念である。
3. 放射線被ばくを受けたヒトに現れる「身体的影響」と、その子孫（次世代）に現れる「遺伝的影響(継世代影響)」とに大別される。
4. 身体的影響のうち、急性障害、胎児発生障害、および白内障のような晩発障害は、ある一定量（しきい値）以上の放射線被ばくにより現れる影響であることから、「確定的影響」と云う。
5. 一方、身体的影響のうち、がんや白血病等の晩発障害と、遺伝的影響については、低線量（微量）の放射線被ばくでも、受けた線量に依って、ある確率で現れる影響と考えられており、「確率的影響」と云う。
6. 低線量放射線被ばくでは「確率的影響」が大きな関心事であるが、どの位の低線量放射線で生じるのか、
放射線防護と医療等放射線利用に携わる人々、あるいは研究者の間でも議論が多い。
［用語解説］＊急性障害：被ばく後数日から数週間以内に、皮膚、消化器、造血組織等に現れる障害。
＊晩発障害：被ばく後数年から数十年後に現れる障害。

41

低線量率と低線量線量率(mGy/分)(mGy/日)
線量
(mGy)

低

中

高

< 0.1

0.1~99

100 ≦

< 144

144~144,000 144,000 ≦< 200

200~2,000

2,000 ≦

(国連科学委員会1993年報告)

1. ある単位時間（1分、1時間あるいは1日あたり）に受ける放射線の量を「線量率」、それを何分間、何時間、あるいは何日間にわたって受けた放射線の総量を「線量」と云う。
2. この放射線量の高・低については、現在、国連科学委員会(UNSCEAR)が定義したものが一般的に用いられている。
3. それによると、低線量率放射線は、1分あたり0.1 mGyまたは1日あたり144 mGy未満、低線量
放射線は、200 mGy未満と、それぞれ定義される。
4. 近年、低線量放射線の精確な測定や実験が可能となり、新しいデータが得られつつあることを踏まえて、低線量の範囲を100 mGy以下とする報告書(米国科学アカデミー報告、フランス科
学・医学アカデミー報告等)が多い。
［用語解説］＊Gy(グレイ)：生体組織に吸収された放射線のエネルギー（吸収線量）を表す単位

42

しきい値のない直線(LNT)モデル
仮定
仮定
①
①高
高線
線量
量放
放射
射線
線被
被ば
ばく
くと
と低
低線
線量
量放
放射
射線
線被
被ば
ばく
くで
では
は、
、生
生体
体の
の反
反応
応は
は質
質的
的に
に同
同じ
じ
②高線量率放射線被ばくと低線量率放射線被ばくでは、生体の反応は質的に同じ②高線量率放射線被ばくと低線量率放射線被ばくでは、生体の反応は質的に同じ

大
影響量 が(んの発生率等

しきい値のない直線的な線
量-影響関係実験等で得られた
線量-影響関係

外挿

)
小
低線量域

線量

高線量域

1.

放射線によるがんの発生率等「確率的影響」と放射線量との関係（線量-影響関係）は、原爆被爆者等の調査結果や動物実験等から図の青い曲線で表される（低線量域では実際にデータがないので点線で示されている）。

2.

低線量域での影響を推定するため、高線量放射線被ばくと低線量放射線被ばく、または高線量率放射線
被ばくと低線量率放射線被ばくではそれぞれ生体の反応は質的に同じであるという仮定に基づいて、高線量域での影響量から、低線量域に外挿した線量-影響関係（赤い点直線）が「しきい値のない直線(LNT)モデル」と云われるものである。

3.

この「LNTモデル」は、国際放射線防護委員会(ICRP)の放射線防護に関する勧告の根幹をなす基本理念である（ALARA：確率的影響については、合理的に達成できる限り低く線量限度を保つべきである）。

4.

近年、低線量域での放射線を動物や細胞に照射する実験が多く行われるようになり、LNTモデルに必ずしも合致しないような知見が得られている。

5.

まだ明らかにされていない低線量率・低線量放射線による生物影響とその機構を実験的に明らかにしてゆく必要がある。

［用語解説］＊ 線量-影響関係：放射線量（線量）と影響量との関係（線量効果関係とも云う）。
＊ LNT:放射線の影響がそれ以下では認められないが、それ以上では認められるような線量（しきい値）がな
く、線量の高低に応じて直線的に増減する（Linear No-Threshold）という意味。
＊ ALARA：合理的に達成できる限り低く(As Low As Reasonably Achievable)の意味。

43

低線量率放射線長期連続照射の影響（寿命試験）
マウスに3つの異なる低線量率ガ
ンマ線を長期間連続照射して生涯飼育し、非照射(対照)マウスと比べたときの寿命や死因等に及ぼす影響を調べる
放射線線源

連続照射室とマウス飼育ケージ

1. 低線量率の放射線を長期間連続して照射したときの影響をマウスを使って実験的に調べるた
め、環境研では、137Csのガンマ線線源を中央に配備し、周囲にプラスチックのケージに収容したマウスを配置して毎日照射ができる動物実験施設（低線量放射線生物影響実験棟）を整備し、長期にわたる照射と飼育中における感染症等の影響を防ぐため、使用するマウスをはじめ動物飼育区域内全てをクリーンな微生物学的統御 (SPF)条件下で実験を行った。
2. 3つの異なる低線量率ガンマ線をそれぞれ約400日間(マウスの寿命の約半分で照射中の死
亡がほとんどない期間) 連続照射して生涯飼育し、非照射(対照群)マウスと比べて寿命や死因等に及ぼす影響を調べる調査（各照射群と非照射群それぞれオスマウス500匹とメスマウス
500匹、合計4000匹）を平成7年度から15年度まで行った。
［用語解説］＊SPF：特定の病原体のいない(Specific-Pathogen-Free)微生物学的統御条件

44寿命試験で用いた線量率・線量
線量率

総線量

(mGy/22時間/日)

(mGy)

0.05

20

自然放射線レベルの約20倍
職業人の年平均線量限度に相
当

1.0

400

原爆被爆者の平均被ばく線量の範囲に相当20

8,000

発がん等影響が確実に現れると予測される線量

総線量のレベル*照射期間は約400日間

1. 寿命試験で用いる線量率と約400日間連続照射したときにマウスが受ける総線量を表のように設定した。線量率は1日あたりの線量であるが、マウスの飼育作業等で照射室に入る時間を毎日2時間とっているため、一日あたりの実際の照射時間は22時間である（以降特に断りがない場合を除き、全てmGy/日と略記）。
2. 以降、最も低い低線量率(0.05 mGy/日)を”低-低線量率”、その20倍高い低線量率(1.0 mGy/日)を”
中-低線量率”、最も高い低線量率(20 mGy/日)を”高-低線量率”と呼び、区別する。
［用語解説］＊ 線量限度：放射線防護基準では、放射線作業従事者等放射線を取り扱う職業人や公衆（一般人）が被ばくする放射線量の限度を定めており、職業人では年最大50 mSv、5年間で100 mSv(ガンマ線で100 mGy)、すなわち年平均線量限度が20 mSv(ガンマ線で20 mGy)、公衆の年平均線量限度は職業人の1/20、すなわち1 mSv(ガンマ線で1 mGy)とされている。
＊ Gy(グレイ):生体組織に吸収された放射線のエネルギー（吸収線量）を表す単位＊ Sv（シーベルト）：ヒトへの影響の程度(大きさ)を表すのにシーベルト(Sv)という単位を用いる。吸収線量(単位Gy:グレイ)に、放射線の種類による影響の大きさの違いを表す”放射線荷重係数”を掛けたものを「等価線量」、等価線量にヒトの組織の違いによる影響の受けやすさ”組織荷重係数”を掛けたものを「実効線量」と呼び、共にSv単位で表す。ガンマ線の場合には吸収線量(Gy)と実効線量(Sv)はほぼ同等と考えられている。

45

寿命試験の線量と再処理施設の放出線量評価値
mSv

mGy

(ミリシーベルト)(ミリグレイ)

原爆被爆者の調査結果
原爆被爆者の調査結果
半数の人が死亡：4,000
脱毛：3,000
吐き気・嘔吐：1,000

10,000寿命試験で設定した線量寿命試験で設定した線量8,000 (20 mGy/22時間/日x400日間)

1,000

白血球減少：500

400 (1 mGy/22時間/日x400日間)

がんが一部の人に発生：200

100
放射線作業従事者の線量限度(年間平均)：20
胸部X線CT：6.9

20 (0.05 mGy/22時間/日x400日間)

10

自然放射線(年間世界平均)：2.4
公衆の線量限度(年間)：110.1
胸部X線集団検診：0.05
再処理施設から放出される：0.022
再処理施設から放出される：0.022放射性物質による線量の評価値(年間)
放射性物質による線量の評価値(年間)0.01

1.寿命試験で設定した線量域が六ヶ所村にある大型核燃料再処理施設から放出される放射性物質による線量評価値や、自然放射線、線量限度あるいは被爆者の調査結果等と比べてどのようなレベルにあるのかを示す。
2.最も低い線量(20 mGy)でも、再処理施設の線量評価値(0.022 mSv)の約1,000倍
高いが、この線量で影響がみられるかどうかを実証することが重要。

46

寿命試験-マウスの生存率
オス

メス

100
80

生存率 ％(

60
40

)
20
照射期間

照射期間

0
0

200

400

600

800

1000

1200

0

日齢

200

400

600

800

1000

1200

日齢
非照射対照
20 mGy (0.05 mGy/日)
400 mGy (1 mGy/日)
8,000 mGy (20 mGy/日)

1. 寿命試験結果のうち、マウスの生存率の日齢推移を示す。非照射対照群(青曲線)と比べて、実験に用いた低線量率の中では最も高い、高-低線量率(20 mGy/日)・高線量(8,000 mGy)照射群(赤曲線)はオスで約100日、メスで約120日それぞれ生存日数(寿命)が短くなった。
2. メスの中-低線量率(1 mGy/日)・中線量(400 mGy)照射群(黄曲線)でも約20日生存日数(寿命)が短くなった。
3. しかし、最も低い低-低線量率(0.05 mGy/日)・低線量(20 mGy)照射群(緑曲線)ではオス、メスとも変化がみとめられなかった。
［用語解説］＊生存率：放射線を照射したマウスのうち生存（生残）している割合(%)。横軸(X軸)に時間（この場合日齢）をとり、縦軸(Y軸)に生存率をプロットしたグラフを生存率曲線という。

47

寿命試験-マウスのがん死亡率
オス

メス

30

30

25

25

20

20

死
亡 15
率
(%) 10

15

<

45
0

55
1

<

45
0

死亡日齢

非照射対照
20 mGy (0.05 mGy/日)
400 mGy (1 mGy/日)
8,000 mGy (20 mGy/日)

55
1

0
45
0

0
-5
50
-6
50
65
1
-7
75 50
1
-8
85 50
1
95 9501
10 105051
11 115
0
51
-1
25
0
>
12
50

5

45
0

5

-5
50
-6
50
65
1
-7
75 50
1
-8
85 50
1
95 9501
10 105051
11 115
0
51
-1
25
0
>
12
50

10

死亡日齢

1. 寿命試験結果のうち、死因を調べると約90%が悪性リンパ腫や血管肉腫等の腫瘍(がん)によるものであった。
2. がんによるマウスの死亡率の日齢推移を実験群ごとに示す。非照射対照群(青曲線)に比
べて、高-低線量率(20 mGy/日)・高線量(8,000 mGy)照射群(赤曲線)では、オス、メスともにがんによる死亡が早くみとめられた。
3. このがんによる早期の死亡が寿命短縮に関わっていると考えられた。

48

寿命試験-まとめ
寿命の
長さ

寿命短縮に
関わるがん死

発生率の
高いがん

体重増加

・低-低線量率(0.05 mGy/日)
低線量(20 mGy)

変わらず

なし

なし

なし

・中-低線量率(1 mGy/日)
中線量(400 mGy)

変わらず

なし

なし

あり

・高-低線量率(20 mGy/日)
高線量(8000 mGy)

短縮
(約100日)悪性リンパ腫・肺腫瘍・血管肉腫

骨髄性白血病・
血管肉腫

なし

・低-低線量率(0.05 mGy/日)
低線量(20 mGy)

変わらず

なし

なし

なし

・中-低線量率(1 mGy/日)
中線量(400 mGy)

短縮
(約20日)

悪性リンパ腫なし

なし

・高-低線量率(20 mGy/日)
高線量(8000 mGy)

短縮
(約120日)悪性リンパ腫・軟部
組織腫瘍・血管肉腫

卵巣腫瘍・軟部
組織腫瘍・血管肉腫

あり

照射マウス
オス

メス

1. 寿命試験で得られた結果の概要を、非照射対照群と比べて変化や違いがあるのかについてまとめた。
2. 寿命短縮がオス・メスマウスいずれも高線量(8000 mGy)照射群でみとめられ、それに関わる死因として性差はあるが、悪性リンパ腫や固形腫瘍による早期のがん死が考えられた。
3. 中線量(400 mGy)照射メスマウスでも寿命の短縮と悪性リンパ腫による早期のがん死がみとめられた。
4. また、オス・メスマウスいずれも高線量(8000 mGy)照射群では発生率の高いがんがそれぞれみとめられた。
5. 中線量(400 mGy)照射オスおよび高線量(8000 mGy)照射メスマウスでそれぞれ体重の増加がみとめられた。
6. 最も低い低線量照射群（20 mGy;自然放射線レベルの約20倍、再処理施設放出線量予測値の約1000倍）では、調べた全ての検査項目について非照射群と変わらず、影響がみられなかった（初めて実証された知見）。

49

寿命試験の結果からヒトへの影響を推定する
寿命試験結果同じような機能をもつ遺伝子と細胞への影響の仕組み●寿命短縮と早期のがん死は何故起きるのか●がんの発生率に線量・線量率効果はあるのか●低線量率・低線量放射線に対する特異的応答はあるのか

低線量率・低線量放射線に対する応答の仕組み

ヒトへの影響1. 寿命試験で得られた結果から、低線量率・低線量放射線のヒトへの影響を推定するためには、マウスとヒトに備わっている同じような機能をもつ遺伝子と細胞に対する影響と、低線量率・低線量放射線に対する遺伝子や細胞応答の機構(仕組み)について、以下のような実験研究が必要であると考えている。
● 寿命短縮と早期のがん死は何故起きるのかについて：加齢やがんの発生時期との関係を含めて、がん遺伝子変異や生体防御機能の変化を調べる● がんの発生率に線量・線量率効果はあるのかについて：照射開始時期や照射時間等による違いも含めて、同じ線量での異なる線量率による違いを調べる● 低線量率・低線量放射線に対する特異的応答はあるのかについて：染色体、遺伝子、タンパク質の各レベルや細胞
シグナル伝達等の特徴を調べる［用語解説］＊ 加齢：年齢を重ね老化すると現れてくる現象を云う場合に用いる。
＊ がん遺伝子：正常の細胞にも存在する遺伝子で、細胞の増殖等の調節をしているが、変異が生じると細胞ががん化する。
＊ 免疫系：病原体やがん細胞等、自己とは異なる異物を攻撃し、排除する生体の防御システム。リンパ球、マクロファージ等の免疫細胞とそれらの細胞が作る免疫グロブリンや生理活性物質（サイトカイン等）が免疫系ネットワークを形成している。
＊ シグナル伝達：遺伝子が作るタンパク質にのみ結合するレセプターやアダプターを介して、細胞の増殖や生理活性物質を作るのに必要な情報（シグナル）がDNAに伝わるまでの分子プロセス。

50

低線量率放射線被ばくと発がんー染色体異常とがん遺伝子変異ー（財）環境科学技術研究所（財）環境科学技術研究所
生物影響研究部
生物影響研究部
田中
田中 公夫
公夫

51

染色体と遺伝子
染色体

遺伝子

DNA

細胞
転写

mRNA
翻訳

タンパク質

１. 細胞の核の中に染色体が畳み込まれて存在している。分裂中の細胞では、スライドに示すような染色体を観察することができる。ヒトでは23対で46本の染色体が、マウスでは20対で40本の染色体がある。
２. この染色体(引出し）の中にDNA(デオキシリボ核酸）が収納されており、そこに遺伝子が散在している。
３. 染色体上に存在する遺伝子はFISH(フィッシュ）法を用いることで視覚化して見ることができる（左下写真：同じヒト染色体を異なる蛍光色素で染めたもの。図中の矢印は遺伝子の部位を示す。）
４. DNA上の遺伝情報はmRNA（メッセンジャーリボ核酸)に写しとられ(転写という）、さらに翻訳されてタンパク質として機能する。
５. DNAが傷つくとmRNAに転写された情報が変化し、異常なタンパク質ができたり、タンパク質の量が変化して、機能が異常な細胞（前がん細胞になることもある）が生じる。
[用語解説]＊ FISH (fluorescence in situ hybridization）法：フィッシュ法と読む。赤色や緑色を発色する蛍光物質で標識した遺伝子(DNA)の断片を、作製した染色体標本上の染色体のDNAとハイブ
リダイズ（１本鎖DNAにしたDNA同士を相補的な遺伝子配列を持つ領域で結合させること）
させて、染色体上の遺伝子の位置を同定したり、染色体を赤色、緑色に着色して、蛍光顕微鏡で観察する方法。

52

原爆被爆者にみられたがんの発生頻度と、被ばく後年数・被ばく線量との関係

年間過剰死亡数

30

固形がん

20

がん以外の疾患

10
白血病

0
1945

1965

1985

2005

2025

相対リスク

3
2
1

0

1

被ばく線量

2

3

原爆被爆者集団でのがん発生の特徴
１．原爆被爆者ではがんが多いことがわかっており、特定の臓器のがんが増えている。白血病は最初の10年間で増加したが、以降、甲状腺がん、乳がん、大腸がん、胃がんなどの固型がんによる死亡が増加している。
２．これらのがんは被ばく線量に依存して増えている。
３．200 ｍSv(ミリシーベルト;下図の赤矢印）以上の線量に被ばくした場合にがんによる死亡リスクが高い。
４．被ばく時年齢が若いほど、白血病による死亡リスクが高い。
５．がん以外の疾患（白内障、心臓病、甲状腺の良性腫瘍、脳卒中など）も高線量被ばく者で増加している。
［用語解説］＊年間過剰死亡数：被ばく集団における１年間のがん等による死亡数が、放射線に被ばくしていない集団における１年間のがん等による死亡数と比べてどれだけ過剰かを示す。
＊相対リスク：被ばく集団における発生率と被ばくしていない集団における発生率の比で表される。

53

ヒトのがん細胞で見られる染色体異常とがん遺伝子変異
慢性骨髄性白血病 t（9；22）転座
急性骨髄性白血病 t（8；21）転座t（15;17) 転座
t（9;11) 転座
inv(16) 逆位
甲状腺乳頭癌inv(10)逆位

ABL遺伝子が関与
AML1遺伝子PML遺伝子
MLL遺伝子PEBP2b遺伝
RET遺伝子等
下線部：被爆者にも見られる染色体異常

１． ヒトのがん細胞に見られる染色体異常を詳しく調べることによりがん遺伝子が発見されてきた。
２． 原爆被爆者のがんでもみられる染色体異常に下線を付けた。これ以外にも被爆者のがんでよく見られる染色体異常や遺伝子変異がある。
３． 特に白血病では、疾患に特異的な染色体異常が多く見つかっている。
4． 染色体異常の生じる染色体上の切断領域には、スライドに示すようにがん遺伝子が存在し、染色体が転座、逆位を起こすことにより他の遺伝子と融合してキメラ(融合)遺伝子を作っていることがわかっている。
5. 下左は慢性骨髄性白血病に見られる9;22転座t(9;22)の染色体異常、下右は9;22転座の模式図で、9番染色体と22番染色体の転座結合領域ではABL遺伝子とBCR遺伝子がキメラ遺伝子を作っている。
6． このキメラ(融合)遺伝子は正常の遺伝子とは全く異なる発現をするため、がん細胞の増殖に関与している。
7． 転座や逆位以外にも、染色体欠失、染色体１領域の増幅、遺伝子内の突然変異などが生じることによって、がん細胞の増殖が起きる。
［用語解説］＊がん遺伝子：正常な細胞では、細胞の増殖、分裂、細胞死などの制御に関わる働きをしているが、遺伝子に異常が生じると、正常な制御ができなくなってがん細胞の増殖を引き起こす。がん細胞のがん遺伝子を調べてみると様々な型の変異が見つかる。
＊転座：２本かそれ以上の本数の染色体の一部が交換して生じる。例えば9番と22番染色体間の転座はt(9;22)と記載する。
＊逆位：１本の染色体内で交換して生じる。例えば16番染色体内の逆位はinv(16)と記載する。

54

放射線により生じた染色体異常、遺伝子変異と発がんとの関係
高線量放射線被ばく

染色体異常
遺伝子変異

発がん

異常細胞の除去？
良性クローンの形成 ？？？

悪性クローン

がん細胞+新たな染色体異常
遺伝子変異

免疫監視機構ヒト

寿命は男78歳、女85歳

マウス

寿命は約800日

白血病 約５～７年
固型がん 約20～30年
白血病
約３ヶ月～5ヶ月
固型がん 約5ヶ月～11ヶ月

１． 染色体異常や遺伝子の変異は放射線のみでなく、化学物質でも生じ、また健康な人にも頻度は低いが見られる。
２． 放射線により生じた染色体異常や遺伝子の変異が残存・蓄積して、そのままがん細胞になるのではなく、様々な過程を経てがんが起きると最近は考えられている。
３． ヒトでもマウスでも、放射線により生じた染色体異常や遺伝子の変異を持つ細胞の多くは、細胞の寿命や細胞死のために除去されるが、ごく一部の細胞が生き残り増殖してクローンを形成する。
４． ヒトの白血病はがんのもととなる細胞が生じて約5～７年で白血病の症状が現われ、固型
がんでは約20年～30年で現われると言われている。マウスの寿命はヒトより短く、がんもヒトと比べて早期に生じる。
［用語解説］＊ クローン：同じ型の染色体異常や遺伝子変異を持つ細胞で、一個の起源となる細胞が分裂・増殖して生じたもので、がん化の極最初の段階と考えられる。悪性化しない良性ク
ローンとがん化に繋がる悪性クローンがある。

55

低線量率放射線長期被ばくの研究・調査
疫学研究・調査・原子力関連施設作業者、医療放射線技師、高自然放射線地域居住住民（中国の広東省、インドのケララ州）など
・チェルノブイリ原子力発電所事故汚染除去作業者と近隣住民、マヤック核施設の近隣住民、台湾放射線汚染建材アパート住民、セミパラチンスク
核実験場近隣住民など＜問題点＞
・調査対象集団の規模
・極めて低い遺伝子変異や染色体異常頻度・タバコ、食物、環境汚染物質などの影響
マウスを用いた低線量率放射線長期被ばく実験により生物に及ぼす影響を調べて、ヒトへの影響を推定することが必要である。

１．低線量率放射線長期被ばくの集団についての調査は少ない。原子力施設作業者、医療技術者などは、放射線防護基準で定められた線量限度以下(極低線量率放射線)の環境下で働いているが、その他に事故等により被ばくした集団もある。
２．しかしこれらの多くの集団のサイズは小さいために、さらに生じる遺伝子変異や染色体異常頻度が極めて小さく、タバコなどの化学物質の影響もあるために、ヒトの疫学調査により放射線によって生じる影響について有意な差を検出するには限界がある。
３．従って、マウスを用いた実験から生物に及ぼす影響を調べ、ヒトへの影響を推定することが必要である。
[基礎知識]＊ チェルノブイリ原子力発電所事故：旧ソ連から独立したウクライナで1986年に発生した。ウクライナと北側の国のベラルーシで被ばく地から合計11万人にのぼる強制移住が行われた。
＊ マヤック核施設：旧ソ連(今はロシア共和国)のチェルビンスクにあった核施設。プルトニウムに作業者が被ばくするとともに、プルトニウムなどが近くのテチャ川に流入し、周辺の住民が長期間被ばくした。
＊セミパラチンスク核実験場：旧ソ連のもっとも大きな核実験場で、カザフスタン共和国の東側砂漠地帯にある。1960～1970年代に400回以上もの核実験が行われた。

56

低線量率放射線長期照射マウスを用いたがん遺伝子変異の研究・調査でわかったこと
１ 高-低線量率・高線量放射線照射群(20 mGy/日, 400日間、線量8000 mGy)と非照射群にみられた悪性リンパ腫の比較すると、異なる染色体領域でゲノムが増減していた。
２ ヒトの悪性リンパ腫に見られるものと同じがん遺伝子の変異がマウス悪性リンパ腫でも多く見られた。

放射線によりがんの生じる仕組みはヒトとほぼ共通している（マウスとヒトゲノムの構造に類似性がある。機能もほぼ同じ）

ヒトの発がんリスク推定に役立つ。

１． 寿命試験で認められた悪性リンパ腫についてがん遺伝子変異を調べたところ、二つの重要な知見が得られた。
・最も高い、高-低線量率で高線量の放射線長期照射（20mGy/日、約400日、8000 mGy）したマウスに生じた悪性リンパ腫を非照射マウスの悪性リンパ腫と比較してみると、ゲノムが増えたり減ったりしていた染色体領域は照射と非照射のもので異なっていた。
・マウス悪性リンパ腫にもヒトの悪性リンパ腫でみられるのと同様のがん遺伝子に変異がみつかった。
２．マウスとヒトで放射線によるがんの発生の仕組みはほぼ共通している(マウスとヒトゲノムの構造に類似性がある。
機能もほぼ同じ。）
３．マウスとヒトの遺伝子の働きをもっと詳しく調べて機能に類似性があることを確認できればマウスの結果からヒトの発がんリスクの推定に役立つと考えられる。
［用語解説］＊ ゲノム：ヒトでは23対で46本の染色体が、マウスでは20対で40本の染色体がある。この半数は父親から、残り半分は母親から同数受け継がれる。ヒトではこの半数の23本の染色体をゲノムと呼ぶ。さらにこの23本の染色体を構成しているDNAの塩基配列に関する情報もゲノムと呼ばれている。
[基礎知識]＊ ヒトゲノム計画
ヒトゲノム計画は2001年に低精度の、2003年には高精度の解読が完了した。現在は各染色体ごとに機能を調べるための国際共同研究が行われている。マウスゲノム計画は2003年に低精度の解読が完了した。国際雑誌のNature (2002年)によるとヒトとマウスの遺伝子数はともに類似しており、約24,000個位である。機能している遺伝子の99％がマウスとヒトで相同のものがあり、また約80％では遺伝子の構造が全く同じであった。このことからマウスとヒトでは遺伝子の働く仕組みもかなり類似していると考えられる。

57

染色体異常頻度から被ばく線量を推定する
ー生物学的線量評価ー（財）環境科学技術研究所（財）環境科学技術研究所
生物影響研究部
生物影響研究部
田中
田中 公夫
公夫

58

生物学的線量評価の有用性
１．個人の被ばく線量
２．物理学的線量評価で得られた値の確定
３．物理学的線量評価では計算しにくい場合
４．事故被ばく時の診断・治療判定に必要な被ばく線量の推定
５．部分被ばくか全身被ばくであるかの推定
６．被ばく後長年月を経た場合
７．低線量率放射線長期被ばくで使用できる可能性。
８．転座型染色体異常頻度から、がんなどの健康影響リスク
推定の可能性
７,８については(財）環境科学技術研究所で現在、調査・研究を行っている。

＜問題点＞
１．染色体異常の観察に経験を要する。
２．結果が出るまで数日を要する。

生物学的線量評価には物理学的線量評価と比べて以下の利点がある
１．個人の被ばく線量がわかる。
2．東海村の事故では放射化されたNa(ナトリウム)からの放射線量より推定された物理学的線量の値の正しいことを確定することができた。
３．原爆被爆者の地下壕などでの遮蔽やゴイアニア（ブラジル）の放射線線源放置事故の被ばく者のように場所を移動するなどで物理学的線量評価が行えない場合などでも可能である。
４．高線量被ばく事故時には、 被ばく線量が1 Gy以上か否か、また早急な診断・治療を必要とする2 Gy以上かどうかについて、さらに低線量被ばく時には被ばく線量が心理面のケアに必要な200 mGy以上か否かについてそれぞれわかる。
５．部分被ばくか全身被ばくかを推定できる。
６．原爆被爆者など被ばく後50年を経た後でも被ばく線量がわかる。
７．低線量率放射線長期被ばくの場合にも使用できる可能性がある。
８．クローンを生じやすい転座型異常の頻度から線量を調べることで、がんなどの健康影響評価に使用できる可能性がある。
さらに、現在使用している染色体解析法は経験が必要、あるいは長い解析時間を要するという問題点もあるので、染色体異常の迅速な検出法や、細胞培養ロボットなどの技術開発も行われている。
［用語解説］＊クローン：染色体観察では同じ切断部位に異常を持つ細胞が3個以上観察された場合にクローンがあるという。一個の起源となる細胞が分裂・増殖して生じたもので、がん化の極初期の段階と考えられる。
[基礎知識]＊高線量被ばくして長い年月後に生物学的線量評価を使用した例
原爆被爆者、マヤック核実験施設作業者、トロトラスト症患者、子宮がん、乳がんや強直性脊髄炎患者など放射線治
療患者、チェルノブイリ原子力発電所事故汚染除去作業者、ブラジルのゴイアニア被ばく事故＊低線量率放射線長期被ばくヒト集団に生物学的線量評価を使用した例
・原子力船ドック作業者など原子力関係施設従事者、医療放射線技師、高自然放射線地域住民（中国の広東省、インドのケララ州、イランのラムサールなど）など
・チェルノブイリ原子力発電所近隣居住住民、マヤック核施設近隣居住住民、台湾放射線汚染建材アパート住民、セミパラチンスク核実験場近隣居住住民、など事故に関係したもの

59

生物学的線量評価 (バイオドシメトリ）に使用可能な生体試料

１. 末梢血中の白血球数・リンパ球数
２. 末梢血リンパ球の染色体異常

1．3～10 Gyの高線量被ばく時には末梢血中の白血球とリンパ球は、被ばく後2時間で急激に減少する。
また1～2 Gyでは3時間以内に中程度の減少が見られる。このように線量の大きさによって変化する
のでおよその被ばく線量を推定するのに使用されている。
２．採血で簡便に得られる末梢血リンパ球の染色体異常は、最も感度、精度が良い優れた指標である。
［用語解説］＊生物学的線量評価（バイオドシメトリ）：生体の放射線に対する反応（影響）の種類と程度から被ばく線量を推定すること。
スライド上に指摘した生体試料以外に、前歯エナメル質の電子スピン共鳴法（ＥＳＲ）、 尿－DNA分解
によるデオキシシチジン誘導体など、 毛髪の染色体異常血清中のタンパク質、唾液腺から出る血液中のアミラーゼ、 末梢血リンパ球の小核、 脳波測定、赤血球中のグリコフォリン（GPA）遺伝子変異、末梢血Tリンパ球のT 細胞レセプター（TCR）遺伝子変異、皮膚の染色体異常 等も指標として用いられたこともあるが、前歯エナメル質の電子スピン共鳴法以外は実用例が少ない。

60

高線量放射線及び低線量・低線量率放射線長期被ばく者のリンパ球の染色体異常頻度の解析方法
顕微鏡で染色体異常の観察

染色体異常頻度－線量効果の標準曲線
染色体異常を持つ細胞頻度

リンパ球を培養48時間 37度Ｃ

非照射群の異常頻度レベル
0 0.05 0.1

X細胞の回収・
染色体標本の作製

0.2

0.5 (Gy)

線量

染色体異常を持った細胞の頻度から、被ばく線量Xを推定する。
末梢血を採取リンパ球を遠心分離して培養または全部の血液を培養

被ばく者から採血してリンパ球の染色体異常を観察する方法を示す。
１． 末梢血を5～10ml採血する。
２． 血液からリンパ球を分離して培養液に血清を入れて37度℃で48時間培養する。
または分離しないで、全血を培養する。
３． 細胞を回収後、染色体標本を作製する。
４． 染色体標本をギムザ法や、FISH法にて染色し、顕微鏡下で観察して、二動原体異常などの頻度を求める。
５． 染色体異常頻度―線量効果の標準曲線より、得られた異常頻度から線量を求める。
６． この方法により数十(ミリグレイ、mGy）の被ばく線量まで推定可能である。

61

ヒト末梢血リンパ球に実験的にγ線を0.5Gy照射して生じた二動原体染色体（ギムザ法）
長い矢印：二動原体染色体 短い矢印：断片

１．二動原体異常をギムザ法という方法で染色した顕微鏡像（長い矢印：二動原体染色体異常、短い矢印：断片）［用語解説］＊二動原体異常：通常は一本の染色体に一個の動原体しか持たないが、二個の染色体が交換してできた二つの動原体を持つ染色体で被ばく直後の線量評価によく用いられる。被ばく直後のものは断片を常に伴う。
＊ギムザ(染色）法：染色体標本をギムザ液で染色して観察する方法。

62

放射線被ばく線量推定に用いられる染色体異常
安定型染色体異常

転座

逆位

1本の染色体内の交換

正常

2本の染色体内の交換

環状染色体+断片
断片

不安定型染色体異常

二動原体異常+断片

１．生物学的線量評価に使用する染色体異常
下段が不安定型染色体異常で、上段が安定型染色体異常。
［用語解説］＊不安定型染色体異常：被ばく後、二動原体異常、環状染色体あるいは断片などの異常を持
つ細胞は細胞分裂時に染色体の分配がうまくいかないので約半数の細胞で異常が除去されていくことから不安定型染色体異常といわれる。被ばく直後の線量評価に使用される。
＊ 安定型染色体異常：被ばく後、転座や逆位などの異常を持つ細胞は、細胞分裂時にも二つの細胞に分配されていくので、被ばく後も安定して同じ異常頻度の細胞が残存する。被ばく
長時間後の線量評価に用いられる。

63放射線被ばく線量推定に用いる染色体異常の性質（原爆被爆者や放射線治療患者の調査から）
1回の高線量率放射線急性被ばく

染色体
異常頻度

不安定型染色体異常（二動原体異常や環状染色体など）

安定型染色体異常（転座など）

0

1年

3年

10 年

30年

50年

１．ヒトリンパ球にみられる二動原体異常など不安定型異常は、細胞分裂ごとにほぼ半減する
ので、被ばく後約3年目には異常頻度が約2分の1になる。
２．転座型異常頻度は、被ばく後から長期間経過しても殆ど除去されず異常頻度はほぼ同じである。原爆被爆者にみられる異常は殆どがこの転座型異常である。

64

低線量率放射線長期照射マウスの染色体異常解析実験
・8 週齢(56日齢)の C3H/HeN Jcl メスマウス脾臓細胞を使用
890 mGy/分:高線量率照射群 0, 250 500, 1000, 2000, 3000 mGy
400 mGy/日:中線量率照射群

0

400
1

800
2

1200
3

2000 4000 8000 mGy
5 10 20 日

20 mGy/日: 高-低線量率照射群
0

250
12.5

500
25

800 1000 1200
40
50 60

2000
100

4000
200

8000 mGy
400 日

1 mGy/日: 中-低線量率照射群

0

125
125

187.5
188

250
250

312.5
313

375
375

412.5
413

500
500

615 mGy
615 日

非照射対照群８週齢マウスと照射終了時と同じ年齢の非照射マウス

１．原子力施設作業者や医療技術者は、放射線防護基準で定める線量限度以下の被ばくとはい
え、極低線量率放射線長期被ばくを受ける可能性がある。これまで、染色体異常頻度と線量（照射時間）との関係、さらに線量率との関係は明確にされていない。
２．ヒトでは極低い被ばく線量であること、タバコなどの環境汚染物質等の影響を受けているので、染色体異常頻度と線量との間に明確な関係がみえにくい。
３．低線量率放射線長期照射の影響についてマウスを用いた実験によりヒトへの影響を推定す
ることが必要である。
４．中線量率（400 mGy/日）放射線照射を20日まで、高-低線量率（20 mGy/日)と中-低線量率(1mGy/日）の放射線の長期照射をそれぞれ400日と615日まで行い、それぞれ経過時間ごとにマウスから脾臓を採取して染色体異常頻度を比較した。非照射群は照射マウスと同年齢のマウスとした。
５．高-低線量率（20 mGy/日）では不安定型異常頻度（二動原体異常等）と転座型異常頻度を観察した。他の線量率では不安定型異常頻度のみを観察した。

65

FISH法で観察したマウスの二動原体染色体異常(長い矢印）

１．
２．

動原体プローブを用いたFISH法により観察した。動原体部は明るい緑色に光っている。
マウスに20 mGy/日の高-低線量率で400日間、総線量8000 mGyを照射した時に観察された二動原体染色体異常等。長い矢印はマウスの二動原体染色体異常で、短い矢印は断片である。ヒト染
色体とは染色体数と染色体の形が異なる。

［用語解説］＊ 動原体：染色体の端や中央部のくびれた領域で、２個の細胞に分裂する時に、染色体を分離させる装置（紡錘糸）が付着する場所。正常の染色体では１個のみ存在する。
＊

プローブ：FISH法で遺伝子の染色体上の位置を同定したり、染色体を着色するための探査針。例
えば動原体プローブとは、動原体の存在する領域にのみ見られる特殊な遺伝子配列を持ったDNA
断片のことを指す。

＊

FISH (fluorescence in situ hybridization）法：フィッシュ法と読む。赤色や緑色を発色する蛍光物質で標識した遺伝子(DNA)の断片を、作製した染色体標本上の染色体のDNAとハイブリダイズ（１本鎖DNAにしたDNA同士を相補的な遺伝子配列を持つ領域で結合させること）させて、染色体上の遺伝子の位置を同定したり、染色体を赤色、緑色に着色して、蛍光顕微鏡で観察する方法。

66

低線量率放射線長期照射マウスの不安定型染色体異常頻度と線量との関係
各点は１個体の値を示す
ギムザ法による二動原体染色体異常と環状染色体の和FISH法による二動原体染色体異常

12400 mGy/day
6

10
20 mGy/day

1 mGy/day

100 細胞あたりの異常個数

100細胞あたりの異常個数

5

8

6

4

2

20 mGy/day
4

3

2

1

0

0
0

2000

4000

6000

線量(ミリグレイ;mGy）

8000

10000

0

2000

4000

6000

8000

線量(ミリグレイ;mGy）

１． 左側のギムザ法で観察した二動原体異常と環状染色体の和と、右側のFISH法で観察した
二動原体染色体異常の異常頻度は線量（照射時間）の増加とともにほぼ直線的に増加した。
２． 異常頻度は400 mGy/日～20 mGy/日, さらに20 mGy/日～1 mGy/日と線量率が下がるに従い、低下した。

67

20 mGy/日、400日間、8000 mGyの照射をしたマウスの脾臓細胞の転座型染色体異常（M-FISH 法での観察）
マウス染色体分裂像

マウス染色体核型

矢印は転座染色体１．M-FISH法によりマウス脾臓細胞の染色体を観察した。矢印が転座を生じた染色体であり、6番と10番染色体間の転座である。
［用語解説］＊M-FISH（multiplex fluorescence in situ hybridization）法： 20対のマウス染色体40本を20個の異なる色で染め分け、異なる色が交換した転座染色体を検出できる。ヒトは23対で46本の染色体を染め分けできる。5個の蛍光色素の混合の仕方を変えることで20対の染色体を識別しコンピューターが自動的に染色体番号を認識して20色の擬似色をつける。
＊染色体核型（カリオタイプ） ：マウスでは20対で40本の染色体を持つ。この20対の染色体には長さ、形で区別されて1番～20番染色体まで番号が付けられている。例えば1番染色体の２本の片方はオス親から来たもので、もう１本はメス親からきたものであわせて１対となる。
右図のように1番～20番染色体まで順番に並べたものを核型という。

68

低線量率放射線長期照射（20 mGy/日, 8000 mGyまで）マウスの転座型異常頻度と線量との関係
18.0

100細胞あたりの転座個数

16.0
14.0
非照射群
20 mGy/日

12.0
10.0
8.0
6.0
4.0
2.0
0.0
0

0

2000

4000

6000

8000

100

200

300

400

集積線量

10000 (ミリグレイ、mGy）

500

照射期間 (日)１．20 mGy/日の高-低線量率放射線長期照射での転座型異常頻度は8000 mGyまでほぼ直線的に増加した。非照射群では400日までの年齢の増加に伴い転座型異常頻度は殆ど増加しなかった。
２．また図中には示していないが、転座型異常の観察から、4000 mGy以上の線量になると、クローンを持つ細胞が増加した。
［用語解説］＊クローン：染色体観察では同じ切断部位に異常を持つ細胞が3個以上観察された場合にクローンがあるという。一個の起源となる細胞が分裂・増殖して生じたもので、がん化の極初期の段階と考えられる。

69