日本保健物理学会シンポジウム
執筆者の解説による ICRP Publ.勉強会

Japan Health Physics Society日時：

平成 28 年 4 月 25 日（月） 13：30～17：00

場

所：

東京大学 本郷キャンパス
医学部総合中央館（図書館）333 号室主催： 一般社団法人日本保健物理学会

共催：

一般社団法人日本放射線安全管理学会

協

賛：

一般社団法人日本放射線影響学会
公益社団法人日本放射線技術学会

プログラム
執筆者の解説による ICRP Publ.勉強会
13:30-13:40

開会挨拶

吉田 浩子（東北大：企画委員長）
座長 甲斐 倫明（大分県立看護科学大学）

13:40-14:30
ICRP Publ. 116 Conversion Coefficients for Radiological Protection Quantities forExternal Radiation Exposures（外部被ばくに対する放射線防護量のための換算係数）
遠藤 章（原子力機構）
14:30-14:40
質疑応答
14:40-15:30
ICRP Publ. 123 Assessment of Radiation Exposure of Astronauts in Space（宇宙における宇宙飛行士の放射線被ばく評価）
佐藤 達彦（原子力機構）
15:30-15:40
質疑応答
15:40-15:50（休憩）15:50-16:40
ICRP Publ. 131 Stem Cell Biology with Respect to Carcinogenesis Aspects ofRadiological Protection（放射線防護の発がん面に関する幹細胞生物学）
丹羽 太貫（放影研）
16:40-16:50
質疑応答
16:50-17:00

閉会挨拶

甲斐 倫明（大分県立看護科学大学：学会長）

1

執筆者の解説による ICRP Publ.勉強会
座長：甲斐 倫明（大分県立看護科学大学）

2

3

ICRP Publ. 116
Conversion Coefficients forRadiological Protection Quantities forExternal Radiation Exposures（外部被ばくに対する放射線防護量のための換算係数）

遠藤章（原子力機構）

4

5

• 背景 及び 経緯• ICRP Publication 116 の解説• 関連する活動、今後の展開

東京⼤学本郷キャンパス / 2016年4⽉25⽇
遠藤 章
⽇本原⼦⼒研究開発機構
タスクグループ DOCAL と INDOS のメンバー
2 ICRP15 (1970)
Protection against Ionizing Radiation from External Sources

 ICRP21 (1973)
Data for Protection Against Ionizing from External Sources ‐Supplement to ICRP Publication 15

 ICRP51 (1987)  1977年勧告(ICRP26)対応
Data for Use in Protection against External Radiation

 ICRP74 (1996)  1990年勧告(ICRP60)対応
Conversion Coefficients for use in Radiological Protection against
External Radiation
ICRP21(1973)

ICRP15(1970)

ICRP51(1987)

ICRP74(1996)

 ICRP116 (2010)  2007年勧告(ICRP103)対応

ICRP116(2010)

Conversion Coefficients for Radiological Protection Quantities forExternal Radiation Exposures3⻄暦

タスクグループ 放射性核種
会議の場所
データ

ファントム

4

ICRP 第2専⾨委員会：委員⻑ H.G. Menzel

線量換算係数ICRP Publication 110



2007年勧告

2002
2003
2004
2005
2006
2007
2008
2009
2010
2011
2012

線量計算に関するタスクグループ (DOCAL)：委員⻑ W.E. Bolch

フランス
アメリカ

ファントム開発サブグループ：リーダー M. Zankl

ドイツ
アメリカ

W. E. Bolch

イギリス

カナダ
⽇本
フランス
アメリカ

ICRP107

W.E. Bolch
J. Hunt

ICRP110

ファントム開発も含め10年以上の作業

H.G. Menzel

N. Petoussi‐Henss

放射線輸送計算サブグループ：リーダー N. Petoussi‐Henss

連携

アメリカ
オーストリア

K.F. Eckerman

K.F. Eckerman
M. Pelliccioni

A. EndoH. Schlattl

N.E. Hertel
M. Zankl

D.T. Bartlett
E. Burgett
D.W. JokischT. SatoR. Behrens
M. Sutton Ferenci
R.P. Manger
G. Simmer

M.B. Bellamy
M.C. Hough
M. Kraxenberger
K. Veinot

ICRP Publication 116

協力者

ICRP116

A.A. Bahadori
B. HanP.B. Johnson
H.G. Menzel
X.G. Xu

2015年
翻訳書

ICRP, 2010. Conversion Coefficients for Radiological Protection Quantities
for External Radiation Exposures. ICRP Publication 116, Ann. ICRP 40(2‐5)
566

第1章 緒⾔第2章 外部被ばくに対する放射線防護に⽤いられる量第3章 ICRP/ICRU標準ファントムの臓器吸収線量の決定
第4章 外部被ばくに対する換算係数
第5章 実⽤量と防護量の線量換算係数の関係

換算係数を収録した
Excel®ファイル
78

付属書

 ICRP116作成の背景：2007年基本勧告の完成
線量概念に1990年勧告から⼤きな変更はないが、A 実効線量換算係数
B 光⼦に対する臓器吸収線量換算係数

 放射線加重係数、組織加重係数の⾒直しC 中性⼦に対する臓器吸収線量換算係数

 ICRP標準⼈課題グループ刊⾏物（ICRP89）に基づく

D ⾻格のフルエンスから線量への応答関数：光⼦

標準ファントムの導⼊E ⾻格のフルエンスから線量への応答関数：中性⼦

 ⽔晶体の線量管理のニーズ

F 眼の⽔晶体の吸収線量を評価するための特別の考察

線量換算係数の改訂が必要

G 局所⽪膚等価線量を評価するための特別な考察
H 航空機乗務員の線量評価のための上半球等⽅照射の実効線量
I

基準データの評価に使⽤した⽅法

JCD-ROMユーザーガイド

ICRP116は、外部被ばくに対する線量換算係数を提供
910(ICRP74より)

物理量諸量の定義
 物理量wR, wT 及び⼈体ファントムを⽤いて計算 フルエンス、カーマ、吸収線量

 防護量  ICRP116で改訂

 フルエンス:  カーマ: K 吸収線量: D

実⽤量（ICRUが検討）

防護量（ICRPが検討）

 臓器の平均吸収線量

 臓器吸収線量: DT 臓器等価線量: HT 実効線量: E

 等価線量と放射線加重係数
 実効線量と組織加重係数

ICRP116で改訂したデータ

 実⽤量  ICRP116では改訂しない（ICRP74のまま）

 線量当量、エリアモニタリング及び個⼈モニタリング

Q(L)と選ばれたファントムを⽤いて計算

⽐較

 周辺線量当量: H*(d) ⽅向性線量当量: Hʼ(d,) 個⼈線量当量: Hp(d)校正と計算により関係づけ

モニタされる量測定器のレスポンスに対する実⽤量

11127 フルエンス

 臓器 T の平均吸収線量‐1‐1 カーマ

 等価線量‐1‐1,

 吸収線量 実効線量‐1‐11314

臓器・組織,

⾚⾊⾻髄
結腸
肺
胃
乳房
⽣殖腺
膀胱⾷道
肝臓
甲状腺
⾻内膜（⾻表⾯）
⽪膚
脳
唾液腺
残りの組織wR

放射線のタイプ

ICRP60 ICRP103

光⼦

11電⼦, ミュー粒⼦

11陽⼦

52パイ中間⼦−2アルファ粒⼦, 核分裂⽚, 重イオン

2020中性⼦

右図15

外部被ばく・内部被ばく
男性ファントムの臓器吸収線量, DTM

wR

⼥性ファントムの臓器吸収線量, DTF

2007年勧告における変更点16

 計算に⽤いたモンテカルロコードの解説
 ⾻格組織の線量を計算する上での考察
 ⽪膚の線量

男⼥の平均wT0.120.120.120.120.12
0.08
0.04
0.04
0.04
0.04
0.01
0.01
0.01
0.01
0.12

 ファントムの照射条件

wR の改訂男⼥平均の等価線量, HT

ICRP103

0.12
0.12
0.12
0.12
0.05
0.20
0.05
0.05
0.05
0.05
0.01
0.01
－－0.05

 成⼈の標準コンピュータファントム

リファレンスファントムの導⼊等価線量, HTF

等価線量, HTMwT
ICRP60wT の改訂

実効線量, E
17188

MIRD型

 Volume pixel (voxel) の集合体

Voxel型

 個⼈のCT画像を基に臓器質量をICRP89の標準値に調整

従来、ICRPは特定のファントムを指定していなかった項⽬

 ICRP74は、MIRD型を基本とした様々なファントムによる計算値を利⽤



男性1.76

1.63

体重 (kg)73.060.0

⼈体構成ボクセル数

ICRPは、ICRP89で標準となる解剖学的・⽣理学的データをまとめ、それに基づきICRP110でVoxel型の成⼈の標準ファントムを開発

⼥性⾝⻑ (m)

1.95106 3.89106

ボクセルの⾼さ (mm)

8.00

4.84

ボクセルの縦・横 (mm)

2.137

1.775

ボクセルの体積 (mm3)

26.54

15.25

臓器・組織数

136

組織組成数

53

19

コード

EGSnrc
FLUKA
PHITS
MCNPX

20

⼊射放射線

⾼エネルギーハドロン (20MeV以上) の核反応モデル(EGSnrc is not used for the calculation of neutrons)

 PEANUT package (generalized Intra Nuclear Cascade(INC) model & pre‐equilibrium model)
 Dual Parton model JQMD (JAERI Quantum Molecular Dynamics)
 JAM (Jet AA Microscopic Transport model) Bertini INC
 FLUKA89 high‐energy generator

Antero‐Posterior
前⽅-後⽅

Posterior‐Anterior
後⽅-前⽅ Bertini INC
GEANT4  LEP (Low Energy Parameterized) and HEP (High EnergyParameterized) models

Rotational
回転Isotropic
等⽅Right Lateral
右側⽅ 更に付属書 H で上半球等⽅照射のデータを提供

 ⾼々度における宇宙線被ばくを模擬

21

放射線の⾶跡Left Lateral
左側⽅22

確率的影響に関連して着⽬する2種類の⾻細胞集団

エネルギー付与分布

1. 放射線誘発⽩⾎病のリスクに関連する造⾎幹細胞
 造⾎機能を有する活性⾻髄の髄腔内に⼀様に分布と仮定

2. 放射線誘発⾻がんのリスクに関連する⾻芽前駆細胞
 海綿⾻の⾻梁表⾯、⻑⾻⾻幹部髄腔の内表⾯厚さ50m


上記の標的細胞は、ボクセルファントムの分解能では区分できない
ため、以下の⽅法を提案  ICRP116では A を採⽤A) ファントムの分解能で区分できる海綿質、⾻髄髄質の吸収線量から、活性⾻髄と⾻内膜の質量に基づき算出

B) ⾼分解能マイクロ CT モデルを⽤い計算した線量応答関数を使⽤：

付属書D (光⼦)、E (中性⼦)でデータとともに詳細に解説

23249

 ICRP110のボクセルファントムの⽪膚：最表⾯のひとつのボクセル層

 計算条件の⼀覧


ボクセルの平均吸収線量を⽪膚の吸収線量と⾒なし、実効線量の算出に利⽤ 計算した放射線ごとに

 男性ファントム 2.137 mm、⼥性ファントム 1.775 mm

 放射線と⼈体との相互作⽤の概観
 計算条件 計算コードによる臓器線量の違い

 線量限度を超えない線量範囲の全⾝の照射では組織反応は⽣じないが、⽪膚の局所被ばくなど、組織反応に対する評価には適さない
付属書Gに線量評価モデル、電⼦及びアルファ粒⼦に対するデータを提⽰

 臓器線量の特徴
 換算係数の分析
 ICRP74との⽐較
25

放射線エネルギー

26

Spot Checks

評価者

光⼦

エネルギー点数

照射⽅向**

計算数***

10keV‐10GeV

EGS‐HMGUMCNPX‐GTech GEANT‐HMGU

HMGU

光⼦

55

6660

中性⼦

1meV‐10GeVPHITS‐JAEA

FLUKA‐INFNMCNPX‐RPI
GEANT‐HMGU

JAEA

中性⼦

68

6816

49  2*3588

Primary

Secondary

放射線

電⼦/陽電⼦50keV‐10GeVMCNPX‐GTech EGS‐HMGU

GEANT‐HMGU

HMGU

電⼦/陽電⼦陽⼦

1MeV‐10GeVPHITS‐JAEAMCNPX‐JAEA
GEANT‐HMGU

JAEA

陽⼦

ミュー粒⼦
(±)

1MeV‐10GeVFLUKA‐JAEA

GEANT‐HMGU
FLUKA‐INFN

パイ中間⼦
(±)

1MeV‐200GeVFLUKA‐JAEA
PHITS‐JAEA

Heイオン

1MeV/n‐100GeV/n PHITS‐JAEA

HMGU : Helmholtz Zentrum München
GTech : Georgia Institute of Technology

FLUKA‐INFNMCNPX‐GTech

FLUKA‐JAEA

33

6396

ミュー粒⼦(±)

33  2*

3396

JAEA

パイ中間⼦(±)

43  2*

3516

JAEA

Heイオン

243144

合計 3516* プラスとマイナスについて計算するため 2 倍
AP, PA, LLAT, RLAT, ROT, ISO** 6:
3: AP, PA, ISO
1ケースにつき、男⼥各27種類の臓器の線量を取得し、データ処理*** 男⼥について計算するため 2 倍した数

JAEA

JAEA : Japan Atomic Energy Agency
INFN : Istituto Nazionale di Fisica Nucleare
RPI : Rensselaer Polytechnic Institute2728

付属書 I で解説
ステップ1：吸収線量の計算

ステップ2：平均値の算出

ICRP74

論⽂等の公開データを収集・評価
 光⼦: 10 keV – 10 MeV
 中性⼦: 0.001 eV – 180 MeV
 電⼦: 100 keV – 10 MeV

副腎AP照射
男性ファントム 上記放射線の実⽤量の換算係数
Neutron, Male, Adrenals, AP
Cubic smooth3

ステップ3：平滑処理

21.5

1.5

1

10.5

0.5

0-0.5-10

ステップ4：推奨値の決定
副腎2.52AP照射

 光⼦: 10 keV – 10 GeV
 中性⼦: 0.001 eV – 10 GeV
 電⼦/陽電⼦: 50 keV – 10 GeV
 陽⼦: 1 MeV – 10 GeV
 ミュー粒⼦: 1 MeV – 10 GeV
 パイ中間⼦: 1 MeV – 200 GeV
 Heイオン: 1 MeV/n – 100 GeV/n
 ⾻組織の線量応答関数
 ⽬の⽔晶体の換算係数
 ⽪膚の換算係数
 上半球等⽅照射の換算係数
 データを収録したCD (ASCII & Excel)

Log D

Log D

2.53

ICRP116

計算から評価まで全て実施

0-0.5-505Log E

29301031323334

 換算係数のエネルギー範囲の拡張（10MeV →乳房のwTの増加の影響10GeV）により、加速器施設、宇宙線等に存在する⾼エネルギー光⼦に対する評価が可能になった

ICRP116で値が増加

 ICRP74との違いは、標準ファントムの導⼊、組織加重係数の⾒直しに起因

ICRP116で値が減少

 60keV以下で顕著になり、最⼤50%程度

2次電⼦輸送計算 60keV〜10MeVでは違いは僅か

35361120 MeV 核反応モデルを利⽤

核データを利⽤して計算

3738 換算係数のエネルギー上限が、180MeVから10GeVまで拡張

 実効線量換算係数は、ICRP74と⽐較して、数百keV以下で⼩さくなった 主たる原因は、放射線加重係数の⾒直し⽐EAP‐ICRP116
EAP‐ICRP74
新ファントムの導⼊及び
wT の改訂の影響 標準ファントムの導⼊、組織加重係数の⾒直しの寄与は相対的に⼩さい

wR‐ICRP116
wR‐ICRP74

3940

陽⼦

Heイオン

ミュー粒⼦

パイ中間⼦

消滅光⼦の寄与414212実⽤量の観点から2007年勧告による防護量の変更の影響検討
 光⼦、電⼦、中性⼦について、実⽤量と防護量の換算係数を⽐較

1.04344ICRP116では、実⽤量の換算係数は⾒直していないが、ICRUによる実⽤量の検討については⾔及している。
ICRP116のパラグラフ248

AP‐ICRP74

AP‐ICRP116“これらの⾼いエネルギーにおける実⽤量については、1996年以降発表されている少ないデータサンプルとの⽐較から、実⽤量と防護量の関係について更なる検討が必要であることが明らかである。2010年にICRUは、実⽤量の定義を再評価する作業に着⼿した。”

ISO‐ICRP74
ICRU報告書委員会*で検討中

ISO‐ICRP116* ICRU Report Committee 26 on “Operational Radiation Protection
Quantities for External Radiation”4546

 ⽔晶体中の感受性の⾼い領域(⾚⽮印先端部)は、ボクセルファントムではモデル化できない

ファントムの変遷


数式ファントムの詳細モデルで計算された換算係数(光⼦、電⼦、中性⼦)を採⽤
R. Behrens, et al. Phys. Med. Biol. 54, 4069 (2009).
R. Behrens, et al. Phys. Med. Biol. 56, 415 (2011).
R. Behrens. Radiat. Prot. Dosim. 155, 224 (2013).
R.P. Manger, et al. Radiat. Prot. Dosim. 148, 507 (2012).

47

4813

ねらい

 環境中の被ばく状況を模擬した放射性核種に対する線量換算係数を提供

⽇本アイソトープ協会から2015年3⽉出版

 公衆を対象とした年齢毎の換算係数
 放射性核種の濃度あたりの臓器線量、実効線量換算係数。実⽤量との関係の解析

 9,700円＋税⼿法（原著￡310） 2007年勧告線量評価法の技術要素を活⽤
 放射性核種データ (ICRP107)
 ICRPファントム (ICRP110+) ⾻組織応答関数 (ICRP116+)Task Group 90 (Age-dependent Dose Conversion Coefficientsfor External Exposures to Environmental Sources) が担当
49

正⾯斜め
上⽅よりご清聴ありがとうございました

PMファントム

ICRPボクセルファントムの⽪膚正⾯より50

⼈体を連続四⾯体で定義
 ボクセルが再現できない組織も忠実に定義

⽪膚に覆われていない

www.icrp.org
ボクセルファントムをPMファントムに変換するプロジェクトが進⾏中
51

14

15

ICRP Publ. 123
Assessment of Radiation Exposure ofAstronauts in Space（宇宙における宇宙飛行士の放射線被ばく評価）

佐藤達彦（原子力機構）

16

WEB 公開版には講演資料非公開

17

ICRP Publ. 131
Stem Cell Biology with Respect toCarcinogenesis Aspects ofRadiological Protection（放射線防護の発がん面に関する幹細胞生物学）

丹羽太貫（放影研）

18

19

Pub.131: Stem Cell Biology with Respect toCarcinogenesis Aspects of Radiological Protection

Pub.131 の構成

この報告書の目的
放射線発がんでは疫学研究が主流、生物学は停滞
機構研究は1970 年代からほとんど進展していない
そして1990年代から生命科学が大きく展開
そして明らかにしたい問題はたくさんある
なんとかならないか？
→ 幹細胞を中心に可能な作業仮説を考えたい→ Pub. 131 としてまとめた（Roger Cox の指示）
放射線生物学者へのメッセージ

1. イントロダクション
2. 組織幹細胞の一般的特性
3. 放射線発がんにおける組織幹細胞の役割
3.1. 放射線発がんにおける幹細胞の役割
3.2. 幹細胞と幹細胞ニッチェの放射線発がんへの役割
3.3. 線量効果関係
3.4. ヒトデータを補完する
3.5. 組織内での標的の位置
3.6. 細胞レベル・組織レベルの考察
3.7. 放射線発がんにおける年齢依存性
3.8. 将来の研究への勧告
アネックス A – G. 各幹細胞：骨髄、乳腺、甲状腺、消化管、肺、皮膚、骨放射線発がんの機構研究の停滞の理由

ICRP 131 で明らかにしようとした問題は？

放射線生物学は機構研究に正面から取り組まなかった
1960年代の培養細胞を用いた放射線生物学は大成功
1970 年代からの分子生物学の展開
1980 年代からの遺伝子操作技術の展開
1990 年代はすべての領域を総合した生命科学の展開
放射線生物学では、修復学が流れに乗り、リスク学は乗り遅れた→ 放射線生物学は初心に帰って機構解明に正面から取り組むべき→ 取組の一つとしてPub 131 で（幹細胞）まとめ

がん化標的としての幹細胞から放射線の役割を考える
・発がんの標的と幹細胞・発がんに必要な突然変異数
・放射線による突然変異数、線量効果関係
・絶対リスクモデルと相対リスクモデルと潜伏期・ニッチェをめぐる幹細胞の競合による選択的淘汰
・幹細胞競合と放射線発がんの年齢依存性（胎児期、小児期、成人期、炎症（プロモーター）・幹細胞競合と極線量率でのリスク

成体における発がん標的細胞

成体における発がん標的細胞

丹羽太貫（放影研）

階層的組織は幹細胞、プロジェニター、機能細胞が分かれている：上皮、骨髄幹細胞

プロジェニター

機能細胞

可塑的組織では機能細胞が脱分化し分裂能する：肝臓排除

プロジェニター
幹細胞

幹細胞ニッチェ プロジェニターニッチェ 機能細胞ニッチェ

幹細胞ニッチェプロジェニターニッチェ

機能細胞機能細胞ニッチェ

特定組織の幹細胞にもいろいろな段階

細胞の階層性は組織により異なる幹細胞だけががん化の主役ではない
未分化、分裂ゆっくり

プロジェニターでは分裂早い

20

排除

がん化に必要な突然変異数
固形腫瘍の場合成体における発がん標的細胞
がん化に必要な要件：
分裂能力、複数の変異、ニッチェ内での滞在時間
幹細胞：
上記3条件を有し、がん化の標的細胞として好適
プロジェニター：
変異数が少ない場合はプロジェニターもがん化
例としては造血系
機能細胞
組織滞在時間が長い機能細胞は標的となる
例としては肝細胞がん

固形癌の自然発症 = (年齢)5(Armitage and Doll, 1953)
発がんは５つの突然変異
年齢依存の傾きはがんにより異なる

議論がしやすいので以下の議論では、固形癌の発症には突然変異が５つ必要とする

全固形がんの死亡リスク, 1950‐2003

全固形がんの死亡リスク, 1950‐2003
被曝していない人に比べて100%の増加（＝２倍）

30歳で被曝した人が70歳になったときの過剰相対リスク

30歳で被曝した人が70歳になったときの過剰相対リスク

過剰相対リスク

過剰相対リスク

被曝していない人に比べて100%の増加（＝２倍）

Ozasa K, Shimizu Y, et al, Radiat Res, 2012

Ozasa K, Shimizu Y, et al, Radiat Res, 2012

線量（Gy）

線量（Gy）

放射線の寄与が１他の要因の寄与が4なら→ 放射線の寄与は LNT で良い
放射線リスクはバックグラントリスクに応じた相対リスクモデル
相対リスクは年齢の逆数で低下

固形腫瘍の相対リスクは線量の直線で増加→ 放射線は発がん性の突然変異を１つ与える→ 残りの４つは他の要因による突然変異→ ４変異を集積するのに長い潜伏期が必要

Armitage and Doll モデルで相対リスクを考えるとLNT ならリスクは相対リスクモデルで増加

120000100000
10000

80000

罹患率

バックグランド絶対リスクcancer 2 at dose 1100000

100060000②①10040000cancer 2①1020000

010cancer 1 at dose 124681012110

突然変異（ヒット）の数＝年齢cancer 1①: 自然に与えられる5 ヒット②: 放射線が1 ヒットを与えた集団
相対リスクは = ② / ① = (age)‐1

dose 1 togive RR=221

相対リスクの低下は (age)‐1 なので、これより速度が早ければ、照射で変化をうけた細胞が失われる？

Relative risk of lung cancer to lifelong nonsmokers

肺がんリスクにおけるラドンと喫煙の関係
with no radon exposure (Darby 2006)

相対リスクの有用性：被曝後のリスク管理60

放射線は１つの変異、他の要因は４つの変異→ 放射線発がんのリスクはバックグランドリスクに依存→ バックグランドリスクを下げると放射線リスクも下がるRelative risk

相対リスク

影響の頻度・程度

1000 mSv での増加
1.5 倍

30

禁煙
20

バックグランドが半分だと放射線による増加分も半分になる

喫煙者におけるラドン肺がんリスク

40

10自然発生頻度Current smoker
Ex-smoker<10yEx-smoker >10yNon-smoker

50

1000 mSv での増加
1.5 倍

0

喫煙をやめた方におけるラドン肺がんリスク
非喫煙者におけるラドン肺がんリスク
0

200

400

600

800

Bq/m33Bq/m

自然発生頻度線量（mSv）

バックグランドを下げよう線量（mSv）

がんのバックグランドリスクが下がれば放射線の寄与も低下→ 被ばく後でも禁煙すればリスクは軽減される
1314

白血病では状況が異なる
ただし ICRP が使うリスクモデルはそう簡単ではない
AMLALLHsu et al. RR 173, 361‐382, 2013
AML と ALL は、被ばくから発症までの潜伏期が短い
AML の線量効果関係は二次曲線で記述される→ 放射線による二つの突然変異でがん化
ALL は直線で記述できる→ 胎児期起源の転座突然変異＋放射線による突然変異
白血病は放射線だけで発症→ 絶対リスクモデルで記述可能であるはず！
Nakamura RR, 163, 258‐265, 2005

プロジェニター

機能細胞

AR
Type of cancer
model
50% All cancer except below

30%
100%
0%

70% lung
0% Thyroid, skin100% Leukemia, breast
Wakeford, Ann. ICRP 41, 98–107

ニッチェをめぐる幹細胞の競合の役割
幹細胞

RR
model
50%

ニッチェをめぐる幹細胞競合排除

幹細胞ニッチェ プロジェニターニッチェ 機能細胞ニッチェ

組織幹細胞の未分化性・増殖性の維持には、ニッチェが必須
ニッチェを追い出された幹細胞は、分化により淘汰される

過剰の幹細胞が作られる
幹細胞のニッチェへの生着過程では競合がある
ニッチェ生着への競合は幹細胞の品質管理として機能？

22腸管の腺窩における幹細胞の競合

精巣の精細管における精原細胞の競合

幹細胞競合のパターンはランダムドリフト

Blanpain et al. 2014 Nat Rev MCB

Cell Stem Cell, 7, 214

胎児期から新生児期へ幹細胞競合から発がんの年齢依存性や炎症依存性が理解できる

新生児

胎児

幹細胞競合の強さは発生や成長の時期によって異なる
新生児期に成体組織の構築が始まりニッチェが作られる
胎児期での多数の幹細胞が数少ないニッチェに移行
競合が強い → 悪い幹細胞が排除される
小児期では組織が成長する幹細胞とニッチェがユニットとして数を増やす
競合力低下 → 選択圧は弱く、悪い細胞も残る
成体では、幹細胞＋ニッチェとユニットの数は一定
一定の選択圧 → 一定の排除
成体で炎症があると、幹細胞とニッチェが増加
競合力の低下 → 悪い細胞が残りやすい幹細胞

非幹細胞幹細胞の均等分裂新生児期ではニッチェをめぐる競合が強い
胎児期照射でできた悪い細胞が淘汰される

原爆の胎児被ばく者はリンパ球での転座がない

胎児被ばくの発がんリスクについての2つのデータ

In utero exposed A bomb survivors carry no aberrant lymphocytes
25

Translocation frequency (%)

胎児被爆者2,452人の1958 -1999 年の追跡では白血病発症なし
小児がんは肝芽細胞がんが１例のみ
過剰相対リスク = 1 / Sv
どちらが正しいのか？
オックスフォード研究では小児白血病と固形腫瘍が多発
過剰相対リスク = 50 /Sv

mother2015105Otake et al. Radiat. Res. 161, 373, 2004

0child0200 0.4
400 0.66000.88001.01000
Radiation dose (Gy)0.2
1.2 1200
1.4 1400
1.6 1600

転座をもつリンパ球は骨髄ニッチェ生着時の競合で淘汰される？

23

マウスにおける腸管の発生と成人型組織構築の確立

Min マウスにおける放射線発がんの年齢依存性
胎児期

Crosnier et al. Nature 2006

ApcMin/t マウスにおける放射線腫瘍発生の年齢依存性
生後10 日齢 > 生後 2 日齢 > 生後 35 日齢> 14 日齢胎児 > 7 日齢胎児
Ellender et al., 2006
胎児
ニッチェはなく幹細胞のみ

新生児
幹細胞と機能細胞の分化ごく少ない幹細胞がニッチェに

新生児期に作られる幹細胞ニッチェは限られている
ニッチェに生着する幹細胞も限られている

胎児期に生じた前がん細胞が失われる例
小児網膜芽細胞腫と急性リンパ性白血病の頻度低下

胎生期に生じた前がん細胞が失われる例
死産の子どもでみられる神経芽細胞腫
急性リンパ性白血病

胎児期の体細胞突然変異
胎児期の体細胞突然変異
生殖細胞突然変異
ピークは２ー４歳
ピークは１歳まで
Beckwith & Perrin, 1963

ALL 転座保因者
新生児：1/100
発症者：1/10,000
神経芽細胞腫頻度
新生児: 1/100 発症者：1/10,000
がんとなりうる細胞は、小児の成長過程で排除される？？
SEER Pediatric Monograph

Min マウスにおける放射線発がんの年齢依存性
新生児期

新生児期から思春期まで幹細胞・ニッチェユニット数増加
新生児

思春期

小腸のがんの数

大腸のがんの数
1 Gy
2 Gy

25020016150

1210085040

幹細胞/ニッチェがユニットで増える

0no IR

210244248

照射時のマウスの日齢

生後１０日が高感受性
胎児期は感受性低い幹細胞競合は弱くなる → 誕生後は放射線リスクが増加
幹細胞とニッチェがともに数を増やすのでリスクは高い

24

1 Gy
2 Gy

20no IR

210244248

照射時のマウスの日齢
M. Okamoto and H.Yonekawa
J Radiat. Res. 46, 83‐91 (2005)

放射線発がんの相対リスクの年齢依存的低下

成人期になると幹細胞・ニッチェユニットは定常状態
プロジェニター機能細胞排除

Gy あたりの過剰相対リスク（ERR）
Excess Relative Risk per Sv

幹細胞

幹細胞ニッチェ プロジェニターニッチェ 機能細胞ニッチェ一定一定一定

成人期において幹細胞競合は一定の強さで継続→ でも幹細胞は時として均等分裂→ 一定数の幹細胞は競合に敗れて排除される→ 証拠はあるのか？

4

被ばく時年齢が低いと過剰相対リスク（ERR）高い
高いERR は被ばく後の経年で低下

0-93

全がんのERRは年齢の 1.6 乗で低下
大腸がんでは 2.7 乗で低下
→ 競合による悪い幹細胞の淘汰？

210 - 19120 - 3940+

03040

ここは 25 歳の時点

5060

7080

90

癌の診断をうけた年齢
Age at Diagnosis

Preston et al., Rad Res 168, 1‐64, 2007

成体における幹細胞競合と線量率効果32

照射された幹細胞は競合力が低い
マウス実験

成体では幹細胞とニッチェのユニットは安定
でも幹細胞競合は常にある→ おかしい細胞は排除されることが予想される低線量率（年線量 1 – 10 mSv）の照射場で期待できること

1 – 5 mSv は素線量、幹細胞は年に一飛跡を受ける
ヒットされた幹細胞は常に正常な細胞に囲まれる一飛跡で競合力が低下するならヒット細胞の排除

骨髄幹細胞は、照射により競合力が弱くなる素線量が競合力に変化をもたらすか？

ケララにおける疫学研究の結果は、幹細胞競合でも考えない限り、理解できない

これからの基礎放射線研究者へのメッセージ

Bonder et al. Cell Stem Cell, 6, 309‐322, 2010

1.5

Relative Risk

相対リスク

学問は日進月歩 vs 放射線生物学はここ30年ほど停滞
リスク研究では疫学が中心となり、放射線生物学は役立たずであった
放射線生物は、他の領域に対する発信力が必須
すなわち放射線生物は二足のわらじが必要（放射線と基礎生命科学）
二足のわらじがしっかりすれば先端的な分野となりうる
先端で面白ければ研究費面でも自立できる
幹細胞放射線生物学は、そのように面白い分野たりうる

ケララ住民
1.00.50200

400

総線量（mSv）

600

Total Dose ( mGy )Nair et al. Radiat. Res. 2009

3525