The analysis of brain dysfunction due to radiation therapy combined with chemotherapy for brain tumor

• Project/Area Number: 17K09073
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Research Field: Medical Physics and Radiological Technology
• Research Institution: Nagasaki International University
• Principal Investigator: Takai Nobuhiko 長崎国際大学, 薬学部, 教授 (70373389)
• Project Period (FY): 2017-04-01 – 2020-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2019)
• Budget Amount: ¥4,810,000 (Direct Cost: ¥3,700,000、Indirect Cost: ¥1,110,000); Fiscal Year 2019: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000); Fiscal Year 2018: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000); Fiscal Year 2017: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
• Keywords: 放射線脳壊死 / 重粒子線治療 / 画像診断 / 放射線治療 / NMDA受容体 / 脳内毛細血管密度 / 記憶 / 放射線生物学的効果比 / 脳壊死 / 粒子線治療 / 脳腫瘍 / ケモブレイン / RBE

Outline of Final Research Achievements

Cerebral dysfunction is one of the major concerns associated with radiotherapy of brain tumors and acute lymphoblastic leukemia. Side effects such as learning impairment and cognitive dysfunction are reported on the central nervous system (CNS) tissue after exposure to radiation during cancer therapy. This study investigated early and late effects on the cognitive function and activity of astrocytes in the hippocampus after local brain irradiation with carbon ions using mice. We found that astrocyte activation in the hippocampus is involved in neuronal cell death.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

陽子線および炭素線を含む脳腫瘍の放射線治療において、これまで治療に用いたビームの拡大ブラックピーク(SOBP)内における高RBE荷重線量分布領域が脳壊死と関連性があることが報告されてきたが、脳組織の放射線感受性は一様ではなく、放射線に脆弱な部位が生物学的に存在することが明らかとなった。またその脆弱な部位は、アストロサイトの活性化が伴っていることから、放射線脳壊死を軽減するためには、物理線量分布だけでなく脆弱部位を保護する薬剤開発も必要であることを示唆している。そのため今後、放射線脳壊死を軽減できる薬剤を探索する必要性があると考えられる。

Research Products

• [Journal Article] THE FOCAL BRAIN IRRADIATION OF PROTON BEAM INSULT IN RATS INDUCED MEMORY DISTURBANCE RELATED CHANGE IN ACETYLCHOLINE RECEPTOR BINDING (2017)
  • Author(s): Nobuhiko Takai, Masatsugu Ohgami, Koichi Ando, Akiko Uzawa, Ryoichi Hirayama, Saori Nakamura, Yoshihito Ohba
  • Journal Title: RadProc Volume: ２ Pages: 25-29
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] EFFECT OF N-METHYL-D-ASPARTATE RECEPTOR ANTAGONIST ON RADIATION-INDUCED GUT INJURIES IN MICE (2017)
  • Author(s): Masatsugu Ohgami, Nobuhiko Takai , Masahiko Watanabe, Koichi Ando, Akiko Uzawa, Ryoichi Hirayama
  • Journal Title: RadProc Volume: ２ Pages: 6-10
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 脳腫瘍放射線治療によって生じる脳壊死の作用機序ならびに新規防護剤の探索 (2019)
  • Author(s): 高井伸彦 大神正次 中村沙織 大庭義史
  • Organizer: 平成30年度「先端モデル動物支援プラットフォーム成果発表会」（滋賀）
• [Presentation] 腹部腫瘍放射線治療時に生じる腸管障害の解明と新規防護薬の探索 (2019)
  • Author(s): 島田真弥、高井伸彦、河津華乃、冨永咲季、大神正次、鵜澤玲子、中村沙織、大庭義史
  • Organizer: 第36回日本薬学会九州支部大会（長崎）
• [Presentation] The relationship between microcephaly and learning disability by fetal radiation exposure in rats (2019)
  • Author(s): N. Takai, M. Ogami, S. Nakamura, Y. Ohba.
  • Organizer: 58th Annual conference of the particle therapy Co-operative group（Manchester, UK）
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 脳腫瘍放射線治療によって生じる脳壊死の作用機序ならびに新規防護剤の探索 (2019)
  • Author(s): 高井伸彦 大神正次 中村沙織 大庭義史
  • Organizer: 平成30年度「先端モデル動物支援プラットフォーム成果発表会」
• [Presentation] マウス胎児被曝による脳の組織障害と認知機能への影響 (2018)
  • Author(s): 高井 伸彦、大神 正次
  • Organizer: 第５５回放射線影響懇話会
• [Presentation] 子どもの病気と薬「放射線ひばくと子供への影響」 (2018)
  • Author(s): 高井伸彦
  • Organizer: H30教員免許状更新講習会
  • Invited
• [Presentation] Prenatal radiation-induced brain damage related to cognitive impairment in animal models (2018)
  • Author(s): Nobuhiko Takai
  • Organizer: The 8th Annual Meeting of the International Society of Radiation Neurobiology
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] Prenatal radiation-induced brain damage related to cognitive impairment in animal models (2017)
  • Author(s): Nobuhiko Takai
  • Organizer: The 8th Annual Meeting of the International Society of Radiation Neurobiology
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] The focal brain proton beam irradiation insult in rats - induced memory disturbance related change in acetylcholine receptor binding (2017)
  • Author(s): N. Takai, M. Ohgami, S. Maeda, S. Nakamura, Y. Ohba, K. Ando
  • Organizer: 5th Radiation and Applications in Various Fields of Research (RAD2017)
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Effect of N-methyl-D-aspartate receptor antagonist on radiation-induced gut injuries in mice (2017)
  • Author(s): M. Ohgami, N. Takai, Y. Aikawa, S. Maeda, S. Nakamura, Y. Ohba
  • Organizer: 5th Radiation and Applications in Various Fields of Research (RAD2017)
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Dose dependent accumulation of 2-14C-thymidine in the small intestine after irradiation with carbon-ion beams (2017)
  • Author(s): Nobuhiko Takai, Masatsugu Ohgami, Koichi Ando, Akiko Uzawa, Ryoichi Hirayama, Saori Nakamura, Yoshihito Ohba
  • Organizer: 17th International Symposium on Microdosimetry
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 炭素線誘発脳機能障害の特徴 (2017)
  • Author(s): 高井伸彦、大神正次
  • Organizer: 第54回放射線影響懇話会
• [Presentation] 放射線誘発腸管障害に関与する末梢性NMDA受容体の活性化 (2017)
  • Author(s): 大神正次、高井伸彦
  • Organizer: 第54回放射線影響懇話会
• [Presentation] 腸管放射線障害に対する末梢性NMDA受容体阻害剤による防護効果 (2017)
  • Author(s): 大神 正次, 高井 伸彦, 渡邉 雅彦, 安藤 興一, 鵜澤 玲子, 平山 亮一
  • Organizer: 第34回日本薬学会九州支部大会
• [Book] Precision Medicine 3/4 2020年4月号 (2020)
  • Author(s): 大神正次、高井伸彦
  • Total Pages: 5
  • Publisher: 北隆館
• [Remarks] 大神正次助教と高井伸彦教授の研究内容が掲載されました。
  • URL: https://www1.niu.ac.jp/topics/study/2020/3429.html
• [Remarks] 教員紹介ページ
  • URL: https://www1.niu.ac.jp/about/teacher/detail.html?tid=188
• [Remarks] 教員・研究紹介
  • URL: https://www1.niu.ac.jp/about/teacher/detail.html?tid=188
• [Remarks] 【薬学科】ギリシャ・ロドス島で行なわれた国際学会において、高井伸彦准教授が学会賞を受賞！
  • URL: https://www1.niu.ac.jp/topics/study/2014/602.html