Ⅱ章 マウスを用いた放射線影響の研究 Ⅱ‐４ 放射線による奇形発生の危険は低線量率照射では消失 Ⅱ・４・３ γ線低線量率照射での奇形リスク抑制にはＰ５３遺伝子が不可欠 マウス胎仔にγ線２Ｇｙを妊娠9.5日または10.5日に1Gy／分の高線量率で照射したところ、７５％または８１％の高頻度で奇形が発生した。同じ線量のγ線を27.5時間の長期間で慢性照射（線量率1.2mGy／分）したところ、奇形頻度が9.7%に低すした。この低下した頻度は被ばくしない対照マウスの奇形頻度9.1％に比べて統計的に有意の差はない 15)。以上は扱いやすいＩＣＲという系統のマウスを便用した場合の実験結果である。p53遺伝子をノックアウトしたp53(-／-)マウスは、129／SvJ系統のマウスである。この系統のマウスで、p53遺伝子が正常なp53（＋／＋）マウスとp53(-／-)マウスを使って、低線量率(1.2mGy／分）でγ線を照射して奇形の頻度がp53遺伝子の有無でどのように違うかを調べた。実験結果 15)を表Ⅱ‐６に示す。 表Ⅱ‐６ γ線を1.2mGy／分で妊娠9.5-10.5日に照射した場合のp53（＋／＋）マウス胎仔とp53(-／-)マウス胎仔における奇形と胎内死の頻度の比較 15)  ＊：危険率ｐく0.05でγ照射をしなかったp53(-／-)マウス胎仔の奇形頻度と比べて差がある（統計的に有意の差） 表Ⅱ‐６から、p53（＋／＋）マウス胎仔の奇形頻度では、γ線を全く浴ぴないときの値8.8％に比べ、２Ｇｙを低線量率で浴ぴた場合は10.1％となったが、両者には統計的に有意の差はない。すなわち、p53遺伝子をもっているマウス胎仔では、高線量率の照射では高い奇形頻度が誘発されるγ線線量２Ｇｙでも、照射時問を27時問に引き伸ばして少しずつ（毎分1.2mGy ）照射すると、奇形頻度は自然頻度レベルに滅少した。他方、p53遺伝子を欠損したp53(-／-)マウス胎仔では、少しずつの照射でも奇形頻度は、自然頻度より有意に高いレベルにとどまった（表Ⅱ‐６の＊印参照）。すなわち、マウス胎仔の奇形リスクは、線量率を下げると抑制されるが、このためにはp53遺伝子の存在が不可欠である。 p53（＋／＋）マウスでは、少しずつ照射すると、高線量率の照射で起こる催奇性障害が抑制されるのは何故か？この答えのヒントが、図Ⅱ‐１８の実験結果からえられる。この図は、γ線の高線量率（１Ｇｙ／分）照射のときの総線量２Ｇｙを２分割して、１Ｇｙずつ、t hr（被ばくしない時間帯）をへだてて照射した場合、奇形頻度はｔを増やすとどうなるかを示す。妊娠9.5日のマウス胎仔に、２Ｇｙを一気に照射すると（ｔ＝０の点）、奇形頻度は７５％であるが、分割照射の間隔ｔを4-8hrに伸ばすと奇形頻度はｔに比例して滅少する。これの一番簡単な説明は、γ線の第１回目の１Ｇｙの照射で胎仔組織内細胞にできた催奇性傷害、すなわち、ＤＮＡの２本鎖切断（図Ⅱ‐16）が、4-8hrの「被ばくしない時間帯」の間に２５％－５０％が修復されると仮定することである。「被ばくしない時間帯」を12hrから24hrへのばしても、奇形頻度はほとんど減らなかったから、第１回の１Ｇｙ照射によるＤＮＡ損傷は、12hrたつと大部分が修復完了したことが示唆される。  図Ⅱ‐１８ 奇形頻度とγ線２Ｇｙの２分割照射の時間間隔の関係１５）高線量率のγ線を１Ｇｙ照射して、ｔ ｈｒ（図の横軸の値）たってから、２回目の１Ｇｙを照射。１回目のγ線はICR系統マウスの胎仔に妊娠９．５日に照射。 γ線によるＤＮＡ損傷の修復完了に約１２時間を要するという別の証拠がつぎのようにしてえられた 15)。 ２Ｇｙのγ線を２７時間かけてマウス胎仔（妊娠9.5-10.5日）に少しずつ連続照射（線量率＝2mGy／分）した。照射開始後のいろんな時間 t hrのところで、神経管細胞のアポトーシス頻度Ａ（％）を測定した。ｔ＝0でＡ＝1.5%，ｔ＝6hrでＡ＝9%、ｔ＝12hrでＡ＝20%，ｔ＝27hrでＡ＝21%、これ以後Ａはゆっくりと滅少し、ｔ＝50hrでＡ＝4%となった。これは、ｔ＝12hr以後ｔ＝27hrまでは、連続照射をうけてＤＮＡ損傷の生成が増加しているのに、アポトーシス頻度は増加しないことを意味する。すなわち、γ線照射開始後12-27hrの期間中、γ線の連続被ばくでＤＮＡ損傷の生成は増加しているのに、ＤＮＡ損傷の密度に比例するアポトーシスの頻度は変化しないのだから、ＤＮＡ損傷の被ばくによる生成率とＤＮＡ損傷の修復による滅少率がほぼ等しいことを意味する。これは、γ線によるＤＮＡ損傷の修復完了に要する時間が約12hrであるという考えを支持する。 ２本鎖ＤＮＡ切断の組換え修復 ＤＮＡの２本鎖切断の修復には、相同組換え修復ＨＲ（homologous recombination repair ）と非相同末端再結合修復NHR non-homologousend-joining repair）がある 16)。ＮＨＥＪは２本鎖の切断端がランダムな塩基配列のＤＮＡ鎖で直接に再結合する仕組みで、短い時間内に修復が完了する。これに反して、ＨＲは時間がかかるので、前述の１２ｈｒかかる２本鎖ＤＮＡ切断の修復は多分ＨＲであると思われる。ＨＲは複雑 16)で本報告で紹介する範囲をこえている。ここでは図Ⅱ‐１９に簡単な模型を紹介するにとどめる 2)。  図Ⅱ‐１９ ２本鎖ＤＮＡ切断の相同組換え修復の模型 2)。 修復の初期の主要過程と最終過程を図示。 黒棒：切断をうけたＤＮＡ鎖白棒：無傷の相同ＤＮＡ鎖 ＤＮＡに２本鎖切断ができても、無傷の相同ＤＮＡ（図Ⅱ‐９参照：対立遺伝子は相同ＤＮＡの好適な例；同図の姉妹染色体上の複製した遺伝子の一対も相同ＤＮＡの例）をそばに引き寄せることができれば（図Ⅱ‐19a）、欠損部分に相当するＤＮＡ部分（相同なＤＮＡ鎖の部分）を無傷ＤＮＡの中からみつけだして、それを移植すれば、傷の修繕ができる（図Ⅱ‐19d）。このＤＮＡ断片の移植を組換え（recombination ）という。組換え作業はつぎのようにスタートする；ＤＮＡの２本鎖切断端のそれぞれの１本ずつに、端から切り刻みを入れると、残りのｌ本のＤＮＡ鎖がむき出しになる（図Ⅱ‐19b）。むき出しになった１本鎖ＤＮＡに、Rad51タンパク質と補助タンパク質が巻き付いて「組換え複合体」が出来上がる（図Ⅱ‐19c）。組換え複合体は自分と同じ塩基配列の部分を相手の２本鎖ＤＮＡの中からみつけだして、そこに侵入して相手の相同１本鎖と入れかわる（図Ⅱ‐19c）。この後、複雑な過程をへて切断部位が補完される（図Ⅱ‐19d、白い線で示した無傷ＤＮＡ鎖と黒い線で示した傷つきＤＮＡ鎖が部分的に入れかわり、さらに重複合成がおこる）。組換え修復は１０数種のタンパク質の共同作業で完了する。 むすび γ線の低線量率照射では、始めにできたＤＮＡ損傷の修復が完了してから、つぎのＤＮＡ損傷ができる場合が多いので、実質的に被ばく量が滅少したことになる。しかし、ＤＮＡの修復は完全ではないので、末修復ＤＮＡ損傷をもつ不良細胞が残存する。このような不良細胞の２本鎖ＤＮＡ切断をp53タンパク質が認識して、アポトーシスのスイッチを押せば不良細胞は組織から廃棄され、放射線傷害は完治する。ＤＮＡ修復効率の向上とアポトーシス活性の協同作業が完壁なら、放射線リスクはゼロになると思われる。 アポトーシス活性とＤＮＡ修復活性が高いのはどんな組織か？胎仔期の組織；細胞が盛んに分裂増殖しているので、放射線を被ばくして、細胞がアポトーシスで自爆死で消えても、代わりの健康な細胞がアポトーシスを起こした細胞の代役をつとめるため、放射線傷害をうけた組織部分の修復は完璧に起こりうる。この組織修復は胎仔の発生初期ほど活発である。誕生後の組織；一般にアポトーシス活性は低下し、胸腺・脾臓などの特殊の組織だけに活発なアポトーシスが残っている。卵母細胞；図Ⅱ‐１１と図Ⅱ‐１２に示したように、マウスの卵母細胞では、γ線でも核分裂中性子でも、線量率を下げると突然変異が起こらなくなる。卵母細胞では、ＤＮＡ修復とアポトーシスの活性は高度に発達している 16)。このため、卵母細胞は低線量率の放射線による変異損傷を完全に無害化する。アポトーシス活性が高い卵母細胞の本質を誤解して、女性は放射線に弱いから、被ばく限度を下げるべきと主張をする人が少なくない。この主張は誤りである。女性は男性より、低線量放射線による遺伝的リスクに間違いなく強い。 |