農工大ら，水と放射線が相乗的にDNAに損傷を与えるプロセスの観測技術を開発

東京農工大学（農工大）と日本原子力研究開発機構（原研）の共同チームは，大型放射光施設（SPring-8）のX線を用いた研究において，生体内のDNAに対して水と放射線が相乗的に働いてDNA損傷の度合いを左右するような，新しいプロセスを観測するための技術開発に成功した（ニュースリリース）。

放射線が照射された細胞中では，放射線がさまざまな大きさのエネルギーをDNA分子に与え，このエネルギーに応じ，多様な損傷プロセスが同時並行的に進行する。したがって，DNAに対する放射線損傷の道すじを明らかにするための手がかりとして，放射線によってどのような大きさのエネルギーが，分子内のどの原子に与えられるかを特定する必要がある。

農工大と原研の共同チームは，放射光という低エネルギーの放射線を利用し，また，細胞中と同様に，水と強く相互作用する環境にあるDNAを実験的に再現するための技術を開発して，DNA損傷プロセスの解明を目指した研究を行なってきた。

今回の研究にあたっては， SPring-8放射光の高い輝度の特性を生かし，エネルギー選別後にも十分な強度を持つミクロンサイズにまで絞られたX線ビームを開発してきたほか，液体分子線という20μmの太さの水鉄砲状の試料を用いることにより，真空中でも液体試料の状態を維持しつつ，照射を可能する特殊な実験装置を開発した。

DNAの構成単位であるヌクレオチドという分子が窒素原子が吸収するエネルギーを“標識”として，この実験装置を用いてX線吸収エネルギーの測定を行なった。窒素原子はDNA中の核酸塩基と呼ばれる遺伝情報を担う部位にのみ存在するため，DNA損傷のうちでも核酸塩基の損傷の知見は重要となる。

その結果，分子内の窒素原子の数が酸性，中性，アルカリ性の条件で異なり，その数に比例した“標識”の出現回数に違いが現れた。また，窒素原子には異なる二種類の吸収エネルギーがあることがわかった。この装置を用いることにより，放射線によってどのような大きさのエネルギーが，DNA中の窒素原子に与えられるかを“標識”となる吸収エネルギーの測定により特定することができた。

さらに，水と放射線が相乗的に働く新しいDNAの放射線損傷プロセスがあることも示された。今回，放射線照射により水から発生するイオンが，放射線と相乗的に働く新しいDNA損傷のプロセスがある可能性を示した初めての結果となった。

この技術は放射線，特に癌の治療や植物の品種改良で使われているイオンビームなどが，生体中のDNA分子をどのように変化させていくかの機構解明につながり，放射線の医療や産業への応用に大きく貢献することが期待されるとしている。