研究の概要
私たちの身体は、60兆個もの細胞からできており、この細胞は新陳代謝で定期的（3～4か月）に入れ替わっています。この新陳代謝は、細胞核の中の「生命の設計図」といわれるDNAの遺伝情報に基づいて行われています。このDNAは様々な要因で損傷し、修復を繰り返しています。この働きを解明することにより、異常な細胞の増殖である「がん」の治療や予防などにも応用することができます。
1. レーザー及びレーザー駆動量子ビームによって生じるDNA損傷の解析
レーザーさらにはレーザー駆動量子ビームの照射を行い、生体影響の原因と考えられるDNA損傷の生じ方やその生成メカニズムを調べています。
図1.レーザーによるDNA損傷生成機構解析
図２.レーザー駆動量子ビームによるDNA損傷生成及び生物影響解析
2. D N A損傷修復解析
蛍光共鳴エネルギー移動現象や原子間力顕微鏡などの先端技術を駆使することによって、ＤＮＡ損傷ができる過程、その形や構造、さらには修復過程を明らかにする研究を進めています。また、ＤＮＡ損傷がなぜ突然変異を起こしやすいのか、そのメカニズムの解明を行っています。これらの研究によって得られた成果は、がんの治療や予防などに役立つと期待されます。
図３ 蛍光共鳴エネルギー移動によるDNA損傷の局在性の測定
図４ 原子間力顕微鏡を用いて撮像した様々な形態のDNA損傷
プロジェクトメンバー
| 赤松 憲 | プロジェクトリーダー |
| 岡 潔 | 上席研究員 |
| 中野 敏彰 | 上席研究員 |
| 米谷 佳晃 | 上席研究員 |
| 鹿園 直哉 | シニアスタッフ |
| 森林 健悟 | 専門業務員 |
| 青木 洋代 | 任期付業務補助員 |
| 津田 香苗 | 任期付業務補助員 |
業績リスト（論文、受賞、プレス発表など）
2026年
- Takeshi Seki, Kiyoshi Oka, Akihiro Naganawa, "Neural network–assisted optical temperature estimation using a composite–type optical fiberscope for transbronchial photothermal therapy", Optics and Lasers in Engineering, , 2026-01. Link
- Masanori Kobayashi, Osamu Okudaira, Naoya Shikazono, Kazuhiro Terasawa, Satoshi Kodaira, Nagaya Okada, "Quantitative analysis of Fe ion interactions with the negative pressure phase of ultrasound pulses in water", Jpn. J. Appl. Phys. 65 02SP20 2026. Link
2025年
- Yoshiteru Yonetani, "Helical and antiparallel structures from truncated long-range interactions in water and dipolar spins", Chemical Physics 598 112854 2025. Link
- Kazuhi Terakawa, Susumu Fujiwara, Tomoko Mizuguchi, Hiroaki Nakamura, Ken Akamatsu, Naoya Shikazono, Yoshiteru Yonetani, "Molecular dynamics study on clustered DNA damage: AP sites on the same strand", Biophysical Chemistry 319 107394 2025. Link
- Masanori Kobayashi, Osamu Okudaira, Naoya Shikazono, Kazuhiro Terasawa, Satoshi Kodaira, Nagaya Okada, "Visualization of heavy ion particle Bragg peaks in water by ultrasound imaging", Jpn. J. Appl. Phys. 64 03SP26 (2025) Link
- Toshiaki Nakano, Ken Akamatsu, Masaoki Kohzaki, Masataka Tsuda, Ryoichi Hirayama, Akira Sassa, Manabu Yasui, Mahmoud I Shoulkamy, Takeshi Hiromoto, Taro Tamada, Hiroshi Ide, Naoya Shikazono, "Deciphering repair pathways of clustered DNA damage in human TK6 cells: insights from atomic force microscopy direct visualization", Nucleic Acids Res. 2025 53(1):gkae1077. Link
- Mahmoud I. Shoulkamy, Tareg Omer Mohammed, Hiroshi Ide, Toshiaki Nakano, "DNA-protein cross-links emerge as major contributors to chemotherapeutic cytotoxicity at physiological equitoxic doses", Scientific reports, 15, 23330, 2025. Link
- Kengo Moribayashi, "Role of photoelectrons and Auger electrons in X-ray ablation" 2025 J. Phys. B, 58, 165601/1-10 Link
2024年
- Ryuta Kawanami, Susumu Fujiwara, Yoshiteru Yonetani, Tsukasa Aso, "Analyzing hydroxyl radical accessibility related to hydrogen abstraction in a DNA sugar moiety using molecular dynamics simulations", AIP Advances 14 105318 2024. Link
- Yoshiteru Yonetani, "Unsolved problem of long-range interactions: dipolar spin-ice study", Journal of Physics: Condensed Matter 36 175401 2024. Link
- Tomonari Kinoshita, Kiyoshi Oka, Takashi Ohtsuka, "How to approach and observe the peripheral airway of the resected lung using an ultra-thin fiberscope", Respiratory Endoscopy, 2(2), 93-96, 2024-07. Link
- S Kitamura, K Satoh, Y Hase, R Yoshihara, Y Oono, Naoya Shikazono, "Differential contributions of double-strand break repair pathways to DNA rearrangements following the irradiation of Arabidopsis seeds and seedlings with ion beams" Plant J. 2024 120(2):445-458. Link
- Naoya Shikazono, Ken Akamatsu, "The role of DNA polymerase I in tolerating single-strand breaks generated at clustered DNA damage in Escherichia coli", Scientific Report 2024 4(1):19124. Link
- Ken Akamatsu, K Satoh, Naoya Shikazono, T Saito, "Proximity Estimation and Quantification of Ionizing Radiation-induced DNA Lesions in Aqueous Media using Fluorescence Spectroscopy" Radiat Res. 2024 201(2):150-159. Link
- Ken Akamatsu, Tomoyuki Endo, Hiroshi Akagi, Hidetoshi Kono, Ryuji Itakura, "Specificity of DNA damage formation induced by femtosecond near-infrared laser filamentation in water", J Photochem Photobiol B. 2024 Sep;258:112994. Link
2023年
- Yusuke Sato, Yoshihide Takaku, Toshiaki Nakano, Ken Akamatsu, Dai Inamura, and Seiichi Nishizawa, "Synthetic DNA binders for fluorescence sensing of thymine glycol-containing DNA duplexes and inhibition of endonuclease activity", Chemical Communications, 59(40), 6088-6091
- Yusuke Matsuya, Yuji Yoshii, Tamon Kusumoto, Ken Akamatsu, Yuho Hirata, Tatsuhiko Sato, Takeshi Kai, "A step-by-step simulation code for estimating yields of water radiolysis species based on electron track-structure mode in the PHITS code", Physics in Medicine & Biology, 69(3), ad199b
- Ken Akamatsu, Katsuya Satoh, Naoya Shikazono, and Takeshi Saito, "Proximity estimation and quantification of ionizing radiation-induced DNA lesions in aqueous media using fluorescence spectroscopy", Radiation Research, 201(2), 150-159
- Kengo Moribayashi, Hiroki Matsubara, Yoshiteru Yonetani, Naoya Shikazono, "Multi-Scale Simulations Aiming To Advance Heavy Ion Beam Cancer Therapy", API conference proceedings, 2756(1), 030001/1-8
- 中野敏彰、赤松憲、鹿園直哉、放射線照射によって生じたDNA損傷の構造解析と修復速度、放射線化学、116、15-19