National Institutes for Quantum and Radiological Science and Technology
National Institute of Radiological Science: NIRS-Repository / 放射線医学総合研究所 学術機関リポジトリNot a member yet
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コヒーレントX線回折を利用したヘテロ構造をもつ微結晶の3次元イメージングII
No full text微結晶ひと粒のひずみやドメイン等のnm～サブumスケール構造を可視化する手法として、発表者らはコヒーレントX線回折と位相回復解析とを組み合わせた非破壊的３次元イメージング手法を開発している。前回、コアシェル型ヘテロ構造をもつ微粒子ひと粒に対し同イメージング手法を適用しその解析結果を報告した。今回発表者は同手法用い、コアシェル型強誘電体微粒子について連続的および急速な温度変化に対するひずみ分布およびヘテロ構造変化を調べたので報告する。第42回強誘電体会議conference presentatio
Ultrafast observation of compression state with femtosecond laser driven shock wave
No full textHigh pressure induced by femtosecond laser-driven shock waves (fs shock) in air can improve material properties by inducing hardening and compressive residual stress. To clarify the mechanisms behind unique phenomena caused by the fs shock, we have developed a time-resolved velocity measurement system based on a frequency domain interferometry (FDI). We observed shock waves in aluminum after direct irradiation of a fs laser pulse with an intensity of 10^14 W/cm^2 onto the metal surface in air. The time gap between the probe pulses of ~ 1 ps enables us to observe the ultrafast dynamics of the shockwave, including accurate evaluation of the arrival time and the ultrafast rising time of the shockwave less than 10 ps. The thermodynamic state of the fs shock can be evaluated by measuring the shock velocity and particle velocity obtained from the rear surface motion as the shock wave breaks through. We will provide details of the FDI system for femtosecond laser-driven shock wave and discuss the measurement results for further understanding the shock wave formation process induced by femtosecond laser pulse irradiation.First WorkShop French Japan on Material on Very High Strain Rate and Pressure produced by Plasma Laserconference presentatio
Current Status and Trends of Therapeutic Radiopharmaceuticals in Japan
No full textMetabotropic glutamate receptor 1 (mGluR1), a key mediator of glutamatergic signaling, is frequently overexpressed in tumor cells and is an attractive drug target for most cancers. Here, we present a targeted radiopharmaceutical therapy strategy that antagonistically recognizes mGluR1 and eradicates mGluR1+ human tumors by harnessing a small-molecule alpha (a)-emitting radiopharmaceutical, 211At-AITM. A single dose of 211At-AITM (2.96 MBq) in mGluR1+ cancers exhibits long-lasting in vivo antitumor efficacy across seven subtypes of four of the most common tumors, namely, breast cancer, pancreatic cancer, melanoma, and colon cancers, with little toxicity. Moreover, complete regression of mGluR1+ breast cancer and pancreatic cancer is observed in approximate 50% of tumor-bearing mice. Mechanistically, the functions of 211At-AITM are uncovered in downregulating mGluR1 oncoprotein and inducing senescence of tumor cells with a reprogrammed senescence-associated secretory phenotype. Our findings suggest a-radiopharmaceutical therapywith 211At-AITM can be a useful strategy for mGluR1+ pan-cancers, regardless of their tissue of origin.2025 XDC 未来新薬大会conference presentatio
DNP がもたらす医療技術開発の新展開
No full text動的核偏極 (Dynamic Nuclear Polarization; DNP) は、核磁気共鳴法 (NMR/MRI) の最大の弱点である「感度の低さ」を克服可能な量子技術である。超偏極 MRI はその代表的な手法であるが、13C や 15N などで標識した分子プローブの NMR 信号を DNP により超高感度化し、これを速やかに投与することで生体内での代謝反応を 1H 形態画像上へ描出する超高感度代謝イメージングが実現している。健常状態における分子代謝の解析や、未病段階・疾患発症後の代謝変化の直接観測により、健診や超早期診断、治療前効果予測、早期治療効果判定などが可能である。 2003 年に溶解 DNP が登場して以来、超偏極 NMR/MRI の応用開発は着実に進化を遂げており、近年、新分野の台頭やさまざまな医療技術の高度化も相まって、技術開発の新潮流が生まれつつある。また、DNP や NMR/MRI ならではの課題も浮き彫りとなってきており、国内では未だ皆無である超偏極 MRI の臨床実装の実現に向けて、必要となる取り組みが具体化されてきている。 本シンポジウムでは、量子力学生誕から 100 年 (国際量子技術年) を迎える DNP 開発の現状について触れ、技術水準の高度化に伴う新たな展開や、生体内の代謝解析がもたらす先進医療技術としての可能性・発展性について、いくつかの具体例を挙げながら説明する。また、現状の技術的課題を踏まえつつ、超偏極 NMR/MRI を持続可能な量子センシング技術として醸成していくための方策についても議論したい。量子生命科学会第 7 回大会conference presentatio
Development of a high-intensity positronium pulse apparatus
No full textポジトロニウム・ボーズ・アインシュタイン凝縮（Ps-BEC）を実現するには、10 K以下に冷却した超⾼密度のポジトロニウム塊が必要である。その形成に必要な⾼強度パルス陽電子ビームを供給するため、Na-22放射性同位元素を⽤いた陽電⼦蓄積装置を開発している。これは、スピン偏極陽電⼦ビームを数百秒にわたって静電ポテンシャル内へと連続蓄積し、⼀発の⾼強度パルスとして放出するものである。現在、本装置は組立を行っており、今年度中のビーム発生を目指している。本講演では、ビーム形成に用いる500 MBqのNa-22陽電子線源の製作の様子と、ビーム発生装置・蓄積装置の構築の現状を報告する。The 20th International Conference on Positron Annihilation(ICPA20)conference poste
炭素イオン照射がん細胞と非照射正常細胞間の液性因子を介したP53非依存的バイスタンダー効果誘導
No full text【はじめに】重粒子線がん治療は、腫瘍組織に放射線のエネルギーを集中しかつ周囲の正常組織へのエネルギー付与を抑えることが可能となるQOLの高い治療法である。高LET放射線の直接的な照射効果がＸ線などに比べて高いことは多くの研究から明らかだが、照射細胞と周囲に存在する非照射細胞が共存する細胞集団で観察される間接的な生物効果（バイスタンダー効果）に関しては不明な点が多い。放射線治療後の二次発がんなどの非致死効果を評価するためには、特に重粒子線がん治療においては意図的に正常細胞に高LET放射線成分の照射を行わないことから、がん細胞と微小環境内で共存している正常細胞の二次的な非直接照射効果が重要であり、重粒子線がん治療の更なる高度化には解明すべき重要課題と考える。昨年は、炭素イオン照射がん細胞と非照射正常細胞との間で、がん細胞のP53遺伝子ステータスに非依存的なギャップジャンクションを介した細胞間情報伝達機構によるバイスタンダー効果を報告した。本年は、別のバイスタンダー効果誘導経路である照射細胞から周囲のメディウム環境に放出される液性因子による照射がん細胞と非照射正常細胞の異種細胞間のバイスタンダー効果を報告する。【材料・方法】 炭素イオン照射がん細胞は、ヒト由来がん細胞二種類を用いた。非照射正常細胞は、ヒト新生児皮膚由来正常線維芽細胞を用いた。炭素イオンは、量研機構高崎量子技術基盤研究所イオン照射施設のマイクロビーム（220 MeV 12C5+； LET=103 keV/µm）を用いた。直径20µmにマイクロビーム化した炭素イオンを前後左右1 mm間隔で16 x 16 (256点) の照射点を設定し、8イオン(0.42 Gy)のスポットスキャニング照射を行った。照射がん細胞から放出される液性因子と非照射正常細胞のコンタクトは、メディウムトランスファー法を用いた。液性因子の実体を解明する試みとして放射線誘発ラディカル様物質の関与に焦点を絞り、ジメチルスルホキシド（DMSO）とアスコルビン酸（AsA）を併用した実験も行った。 非照射正常細胞の生物効果は、致死効果はコロニー形成法による細胞増殖死を検出した。非致死効果はHPRT遺伝子座を標的として6チオグアニン耐性クローンの出現頻度より遺伝子突然変異を算定した。 【結果と考察】照射メディウムをトランスファーした正常細胞の致死と突然変異は、対照に対して有意に高い効果を示した。その効果は、AsAをメディウムに添加すると対照レベルまで抑制されたが、DMSOでは抑制は起こらず、ビタミンCによって消去される液性因子によってバイスタンダー効果が誘導されることが示唆された。昨年報告した細胞間ギャップジャンクション経由のバイスタンダー効果と合わせて、重粒子線がん治療で照射腫瘍細胞の近傍に存在する非照射正常細胞へのバイスタンダー効果を考えることは、二次発がん等の晩発影響を評価する上で重要であると考える。第62回日本放射線腫瘍学会生物部会学術大会conference poste
Radiative Durability of Coverglass-less CIGS Solar Cell
No full textCIGS solar cells are well known to be extremely radiation tolerant due to their self-recovery characteristics assisted by heat and light for the radiation damage.We Idemitsu have already demonstrated that our CIGS solar cells are resistant to electron irradiations, and in this study, we investigated the proton irradiation resistance of our solar cells. We report our research results on the energy dependence of proton beams, as well as the thermal and light conditions required to realize a self-recovery characteristics.42nd Space Power Workshopconference poste
放射線誘起反応を活用した生体模倣システムの開発
No full text医薬品・化学物質・化粧品・食品等の安全性や有効性は、長年にわたり動物実験によって確認されてきた。しかし動物実験の結果は必ずしもヒトに適用できず、倫理的にも経済的にも問題があるため、新たな評価法が切望されている。特に精度が高い手法として期待されているのが、ヒトの細胞や幹細胞から作製した組織モデルや臓器モデル（オルガノイド）をマイクロ流体チップ内に配置し、応答を評価する生体模倣システム（MPS）である。MPSの実現に向けては、生体内の組織や臓器と同じように細胞が応答できる培養環境を提供し、さらに、その応答を正確に評価することができるデバイスが不可欠である。本講演では、電子線やガンマ線などの電離放射線が誘起する反応を活用した材料加工技術によってこれらの課題を解決し、MPSを実現しようという試みを紹介する。日本接着学会 2025年度年次大会conference presentatio
Whole Gamma ImagingにおけるPETとコンプトンイメージングを組み合わせた相乗的画像再構成法の開発
No full textWhole Gamma Imaging (WGI) は、PETとコンプトンのハイブリッドイメージングにより、陽電子放出核種と、シングルガンマ線放出核種の両方を同時にイメージングできる。また、陽電子放出核種の消滅ガンマ線対のうち片方しか検出できない場合でも、コンプトンイベントとして活用できるため、イベントの増加によるPETの画質向上が期待される。 本研究では、反復過程においてコンプトン画像とPET画像を相乗的に利用する画像再構成法を開発し、PETの画質向上の可能性をモンテカルロシミュレーションにより検証した。具体的には、コンプトンデータから再構成されたコンプトン画像と、PETデータから再構成されたPET画像の関係を表現するエネルギ関数を定義し、最大事後確率法（Maximum A Posteriori Expectation Maximization: MAPEM）の事前情報として用いた。提案手法では、以下の3ステップを繰り返す。１）MAPEMによりPET画像を更新２）MAPEMによりコンプトン画像を更新３）PET画像とコンプトン画像に対する事前情報を更新 今回、陽電子放出核種からの消滅ガンマ線対のうち、片方のみがコンプトンイベントとして検出されたデータをコンプトンデータとし、両方が検出されたデータをPETデータとした。また、PET画像とコンプトン画像が同一の分布を持つと仮定し、分解能の違いによる画素値の差異を許容するようエネルギ関数を設計した。提案手法の有効性を検証するため、モンテカルロシミュレーションを実施した（図）。その結果、PETデータのみを用いた場合と比較して、提案手法を適用したWGIでは、PET画像のノイズを低減しつつ空間分解能を向上できることが示された。 本研究では、PETとコンプトンが同一の分布を持つと仮定して事前情報を設計した。しかし、提案手法はエネルギ関数を適切に設計することで、組織境界のみが共通する異なる分布にも対応可能である。この特性を活かし、今後は多核種同時イメージングへの応用が期待できる。図．シミュレーションしたWGIのジオメトリ（左）、提案法によるWGI再構成画像（中）、ノイズと空間分解能のトレードオフ評価（右）第19回日本分子イメージング学会総会・学術大会conference presentatio
複合型光ファイバーの開発と医療応用
No full textレーザー光と画像を同軸/並列伝送できるという特徴を持つ「複合型光ファイバースコープ」は、近年、細くて長いというファイバースコープ本来の特長を生かし、体内の狭隘部や通常の内視鏡ではアクセスしにくい場所にアプローチして、低出力レーザー光を照射することで癌に集積した薬剤を励起させて癌を蛍光観察しながら治療したいというニーズへの対応を進めてきた。これまでアクセスが難しかった領域にファイバースコープでアプローチするためには、(1)細く(小さく)、(2)柔軟でありながら押し込み力を伝達可能で、(3)先端部を操作可能であることが求められる。これらの課題を解決するため、ファイバー素材や外装保護材の変更/改良など、様々な試行錯誤を繰り返してきた結果、全長約2500mm、挿入長約2000mm、曲げ半径10mm以下、挿入可能部分の最大外径0.97mmのファイバースコープ(Laser-eYe Ultra-thin fiberscope；LYU)の開発に成功した。現在では更に細径化を進めており、外径0.8mm以下の試作にも成功した。また、LYUに内包しているレーザー伝送用ファイバーの直径は0.12mmという細径でありながら、対象物までの距離10mmで直径約10mm程度の照射範囲において、通常であればファイバー先端からのレーザー光はガウシアン状の照射分布になるが、レーザー光源とLYUの中間に新規開発した光学系を設置することで、レーザー伝送用ファイバー先端にレンズを搭載せずにレーザー光の照射分布をトップハット状に整形することに成功した。これによって、観察部位を見ながらレーザー光を広く均一に照らして対象物に集積した薬剤を励起させることが可能となり、LYUの観察範囲内において薬剤が集積した部位の蛍光領域とそれ以外の領域を明確に識別可能とした。現在、我々は可視光領域から近赤外領域まで幅広い波長領域での対応を進めており、本講演では、現在検討しているLYUを用いた医療機器及び対応薬剤など、現状と今後の展開を含めて報告する。第47回日本光医学・光生物学会conference presentatio