2. 生物学的基礎過程
A. DNA、染色体の損傷、異常、修復
（2013 61）
a. 初期損傷〈一本鎖切断、二本鎖切断、塩基損傷、塩基欠失、架橋形成〉
b. 染色体異常
c. 直接作用、間接作用
d.
修復〔相同組換え〈HR〉修復、非相同末端結合〈NHEJ〉修復、除去修復、誤修復〕
(2017 52、2016 53、2014 62、2013 61、2012 62)
○一本鎖の損傷
：大部分が数分以内に修復される
(1)
光回復：損傷の直接消去
(2)
除去修復：塩基、ヌクレオチド、ミスマッチの除去
(3)
組み換え修復
○二本鎖の損傷
：修復には数時間かかる
(4)
非相同末端結合
全細胞周期で起こりうる
切断端の損傷部位が取り除かれた後、直接ヌクレオチドが挿入されて再結合が起こる
間違った遺伝情報を持つようになる場合が多く、染色体の組換えなども起こしやすいので、細胞の機能を回復できない場合がある
(5)
相同組み換え修復
姉妹染色分体の存在する
S期の終わりからG2期に起こりうる
ヌクレアーゼとヘリカーゼによって一本鎖部分が残るように切断端の前後が切出され、損傷を受けていない相同な染色体DNAとの交叉が起こって正常染色体の遺伝情報を用いてDNA合成がなされ、最後に交差部分が切断・再結合されて修復を終える
間違った修復を起こさず、完全に回復する
e.
突然変異
○突然変異 （2017 53、2015 66）
・放射線の染色異常：構造異常（数の異常はおこらない）で線量率効果がある
・安全型：欠失、逆位、転座（欠失が多い）
・不安定型：環状染色体、2道原体染色体（G1,G2期の被ばく）
f. がん化
B. 細胞に対する作用
a. 細胞死 （2013 21）
〈増殖死、間期死、アポトーシス、ネクローシス〉
・ネクローシス
：能動的な死、遺伝子に組み込まれたプログラム
「細胞(核)の膨潤、溶解」「DNAの不規則分解」「炎症」「内容物消失」
・アポトーシス
：受動的な死、壊死
細胞形態「細胞の縮小」「クロマチン凝縮」「核断片化」「アポトーシス小体」
生物学的変化「DNA断片化」「カスピパーゼ活性化(タンパク質分解)」
「マクロファージに貪食される(炎症を起こさない)」
・増殖死（分裂死）：低LETで多い
・間期死（アポトーシス）：大線量が必要
b.
放射線効果モデル〈LQ モデル〉
（2017 54、2016 52、2015 65、2014 64、2013 64、2012 63）
○生存率S＝exp（－αD－βD2）
D：線量
α：1本の放射線で2本鎖切断が起こる
β：2本の放射線で2本鎖切断が起こる → SLD回復に関係
αD＝βD2のときの線量D＝α/βとする（各組織・細胞毎の定数）
・早期反応組織（がんを含む）
α/βは大きい、肩は小さい
・晩期反応組織
α/βは小さい、肩は大きい
→ 回復力が大きい
大線量寡分割照射によって影響が大きくなる
・白血病のモデルになる
c. 回復
〈亜致死損傷回復、潜在的致死損傷回復、分割照射効果、線量率効果、分裂異常、分裂速度、増殖遅延、細胞周期チェックポイント〉
（2017 52、2016 53、2014 62、2013 61、2012 62 68）
・亜致死損傷回復（SLD回復、Elkind回復）
1回の照射で死に至らなかった細胞の回復
低LET放射線で多く、線量率効果がある
高LET放射線はほぼない、線量率効果はほぼない
12時間程度で回復
＊線量率効果：低線量率の方が回復量は多いという効果
・潜在的致死損傷回復（PLD回復）
照射後の環境条件によって生存率の上昇が見られる回復
低栄養、低酸素、低pH、接触増殖阻害、定常増殖などの細胞を増殖抑制の起こる環境で発生
反対に通常修復されるPLDが修復されずに致死損傷として固定される場は高・低調液、カフェイン、βアラビノフラノシルアデニン、ヒドロキシウレア、ある種の抗がん剤などがある
1時間以内で回復するものと2～6時間で完了するものがある
＊G0期
長いG1期で、タンパク合成が抑制される
G1チェックポイントで発生する
d.
化学物質
〈酸素効果、酸素増感比（OER）、放射線増感剤、放射線防護剤、低酸素細胞放射線増感剤〉
・低酸素細胞増感剤 （2015 64 70）
：ミソニダゾール
・放射線防護材(ラジカルスカベンジャー) （2017 51、2015 62 70、2012 61）
シスタミン：S-S結合をもつ
システイン/システアミン/グルタチオン：SH基(チオール基)をもつ
C. 感受性
a. 分化形態
b. 細胞種
c.
ベルゴニー・トリボンドの法則 （2013 63）
放射性感受性が高い細胞の特徴で以下の3つ
・分裂活発な（細胞周期の短い）細胞
・将来長期にわたり細胞分裂を継続する細胞
・未分化な細胞
＊高感受性の細胞はアポトーシスを起こしやすい
d.
細胞周期
e. 遺伝子
D. 生物学的効果比（RBE）
a. 線エネルギー付与〈LET〉
b. 線質係数
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