アルファ線核医学治療を視野に入れたアクチニウム－225線源製造とその応用の試み

• Project/Area Number: 19K22596
• Research Category: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Medium-sized Section 52:General internal medicine and related fields
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 大槻 勤 京都大学, 複合原子力科学研究所, 特任教授 (50233193)
• Project Period (FY): 2019-06-28 – 2024-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2023)
• Budget Amount: ¥6,240,000 (Direct Cost: ¥4,800,000、Indirect Cost: ¥1,440,000); Fiscal Year 2021: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2020: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000); Fiscal Year 2019: ¥3,250,000 (Direct Cost: ¥2,500,000、Indirect Cost: ¥750,000)
• Keywords: 医用放射性同位元素 / 線源内療法 / 加速器 / 研究用原子炉 / 分析技術 / 半減期 / 核分裂 / 放射性同位元素 / 電子線加速器 / 断面積シミュレーション

Outline of Research at the Start

本研究では、まず、非アルファ放出核種であるBaやMo,Cu,Ge,等を用いて電子線による医療用放射性同位体の生成断面積等を実験及びシミュレーション両面から検討を行いう。また、これらの核データ取得から得られるパラメータをもとに、ウラン系列の放射性廃棄物として多量に存在するラジウム-226（Ra-226）を、高エネルギーガンマ線を用いて前立腺がん等の核医学治療に有効なAc-225の製造の基礎検討を行う[Ra-226（γ,n）Ra-225→β壊変→Ac-225]。さらに将来的に有用とされるDDS を目指したRIナノコンテナなどへの応用を探ることを目指す。

Outline of Annual Research Achievements

本研究の最終年度ではアルファ線源内療法に用いるAc-225をRa-226から容易に製造する手法の開発を試みた。結果は55th Annual Conference of the Society of Nuclear Medicine (SNMICON)において発表した。また、線源をC70やC82フラーレンへ内包させたナノコンテナの応用も含めて、この生成過程の知見を得る準備・計画を進めた。関連する核データの実験では、Be-7などの原子番号の小さな放射性同位元素の半減期を測定し、ウランなどの巨大共鳴に伴う核分裂の断面積を取得した。
本研究では計画全体として放射性核種のMo,Cu,Ge,Ce,Au等を用いて電子線や荷電粒子などの加速器による医療用放射性同位体の生成断面積を実験及びシミュレーション両面から検討を行った。また、ウラン系列の放射性廃棄物として多量に存在するRa-226を用いて、前立腺がん等の核医学治療に有効なAc-225の製造の基礎検討を行った。また、将来的に有用とされる様々な放射性同位体を用いたDDS(Drug Delivery System)を目指した放射性核種を伴ったRIナノコンテナ(C60,C70)などへの応用を探る基礎的実験も行った。放射性核種Mo-99,Cu-67,Ge-68,Au-194などの製造利用も検討した。電子線による医療用放射性同位体の製造を電子線加速器ばかりでなく原子炉まで拡張して生成断面積の取得を目指した。新しい製造手法が開発されれば国内はもとより世界でもより安価に核医療施設に提供できる可能性がある。本研究では、当初の研究として電子線加速器を用いたMo-99やCu-67の製造ばかりでなくSc-47,Ga-68,Rh-105,Lu-177,Re-188他を製造する実践的な研究を行った。結果はIFの高い国際氏誌に掲載された。

Research Products

• [Journal Article] Electron-capture decay rate of Be-7 in cluster and crystal forms of beryllium: A first-principles study (2024)
  • Author(s): Kuwahara Riichi、Ohno Kaoru、Tsutomu Ohtsuki
  • Journal Title: Physical Review C Volume: 109 Issue: 2 Pages: 0246091-11
  • DOI: 10.1103/physrevc.109.024609
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Giant dipole resonance photofission and photoneutron reactions in U-238 and Th-232 (2024)
  • Author(s): Filipescu D.、Gheorghe I.、Goriely S.、Tudora A.、Nishio K.、Ohtsuki T.、Wang H.、Fan G.、Stopani K.、Suzaki F.、Hirose K.、Inagaki M.、Lui Y.-W.、Ari-izumi T.、Miyamoto S.、Otsuka T.、Utsunomiya H.
  • Journal Title: Physical Review C Volume: 109 Issue: 4 Pages: 0446021-23
  • DOI: 10.1103/physrevc.109.044602
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Electron-capture decay rate of Be-7 encapsulated in a C70 fullerene cage (2023)
  • Author(s): Ohtsuki Tsutomu、Kuwahara Riichi、Ohno Kaoru
  • Journal Title: Physical Review C Volume: 108 Issue: 1
  • DOI: 10.1103/physrevc.108.l011301
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] A quantitative description of the compatibility of technetium-selective chromatographic technetium-99m separation with low specific activity molybdenum-99 (2023)
  • Author(s): Jaewoong Jang, Shun Sekimoto, Tsutomu Ohtsuki, Katsuyoshi Tatenuma, Akira Tsuguchi, Mitsuru Uesaka
  • Journal Title: Journal of Chromatography A Volume: 1705 Pages: 464192-464192
  • DOI: 10.1016/j.chroma.2023.464192
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Technique for estimating the charge number of individual radioactive particles using Kelvin probe force microscopy (2023)
  • Author(s): Shinke Yukimi、Mori Tatsuhiro、Iwata Ayumi、Mohd Nor Muhammad Aiman bin、Kurosawa Keiichi、Inagaki Makoto、Sekimoto Shun、Takamiya Koichi、Oki Yuichi、Ohtsuki Tsutomu、Igarashi Yasuhito、Okuda Tomoaki
  • Journal Title: Aerosol Science and Technology Volume: 57 Issue: 8 Pages: 758-768
  • DOI: 10.1080/02786826.2023.2221726
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Photofission and photoneutron cross sections for U-238 and Th-232 (2023)
  • Author(s): Filipescu Dan、Wang Hongwei、Fan Gongtao、Nishio Katsuhisa、Ohtsuki Tsutomu、Gheorghe Ioana、Stopani Konstantin、Tudora Anabella、Suzaki Fumi、Hirose Kentaro、Inagaki Makoto、Bj?r?en Marianne、Lui Yiu-Wing、Ari-izumi Takashi、Miyamoto Shuji、Utsunomiya Hiroaki
  • Journal Title: EPJ Web of Conferences Volume: 284 Pages: 040101-4
  • DOI: 10.1051/epjconf/202328404010
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Measurement of neutron flux parameters for implementation of k0-INAA at Kyoto University Research Reactor (2022)
  • Author(s): Soliman Mohamed、Abdou Fatma S.、Ho Van-Doanh、Sekimoto Shun、Takamiya Koichi、Mohamed Nader M. A.、Ohtsuki Tsutomu
  • Journal Title: Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry Volume: 331 Issue: 9 Pages: 3949-3956
  • DOI: 10.1007/s10967-022-08391-1
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] 福島原発事故に由来する不溶性放射性微粒子のレーザー加熱による模擬生成実験 (2022)
  • Author(s): 稲垣誠, 関本俊, 高宮幸一, 沖雄一, 大槻勤
  • Journal Title: Proceedings of the 23rd Workshop on Environmental Radioactivity Volume: 2022 Pages: 159-164
  • Open Access
• [Journal Article] Coprecipitation with samarium hydroxide using multitracer produced through neutron-induced fission of 235U toward chemical study of heavy elements (2022)
  • Author(s): Kasamatsu Yoshitaka、Nagase Masahiro、Ninomiya Hidemi、Watanabe Eisuke、Shigekawa Yudai、Kondo Narumi、Takamiya Koichi、Ohtsuki Tsutomu、Shiohara Naoya、Shinohara Atsushi
  • Journal Title: Applied Radiation and Isotopes Volume: 179 Pages: 110006-110006
  • DOI: 10.1016/j.apradiso.2021.110006
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Creation of Mo/Tc@C₆₀ and Au@C₆₀ and molecular-dynamics simulations (2021)
  • Author(s): Ohtsuki Tsutomu、Manjanath Aaditya、Ohno Kaoru、Inagaki Makoto、Sekimoto Shun、Kawazoe Yoshiyuki
  • Journal Title: RSC Advances Volume: 11 Issue: 32 Pages: 19666-19672
  • DOI: 10.1039/d0ra10196f
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Co-precipitation behaviour of single atoms of rutherfordium in basic solutions (2021)
  • Author(s): Y. Kasamatsu, K. Toyomura, H. Haba, T. Yokokita, A. Kino, Y. Yasuda, Y. Komori, J. Kanaya, M.H. Huang, M. Murakami, H. Kikunaga, E. Watanabe, T. Yoshimura, K. Morita, T. Mitsugashira, K. Takamiya, T. Ohtsuki, A. Shinohara
  • Journal Title: NATURE CHEMISTRY Volume: 13 Issue: 3 Pages: 226-230
  • DOI: 10.1038/s41557-020-00634-6
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Design and testing of a W-MoO3 target system for electron linac production of 99Mo/99mTc (2021)
  • Author(s): J. Jang, H. Kikunaga, S. Sekimoto, M. Inagaki, T. Kawakami, T. Ohtsuki, Sh. Kashiwagi, K. Takahashi, K. Tsukada, K. Tatenuma, M. Uesaka
  • Journal Title: Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A Volume: 987 Pages: 164815-164815
  • DOI: 10.1016/j.nima.2020.164815
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Uncertainty derived from elemental analysis and its effect on the separation of radioactive waste into low-level radioactive waste and waste for clearance (2021)
  • Author(s): N. Kinoshita, T. Noto, K. Kosako, M. Aasada, K. Torii, A. Tada, K. Urabe, T. Ohtsuki, S. Sekimoto
  • Journal Title: Progress in Nuclear Energy Volume: 131 Pages: 103597-103597
  • DOI: 10.1016/j.pnucene.2020.103597
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Estimation of 47Sc and 177Lu production-rates from their natural targets in Kyoto University Research Reactor (2020)
  • Author(s): M. Sliman, N.M.A. Mohamed, K. Takamiya, S. Sekimoto, M. Inagaki, Y. Oki, T. Ohtsuki
  • Journal Title: Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry Volume: in press Issue: 3 Pages: 1099-1107
  • DOI: 10.1007/s10967-020-07156-y
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Production of 99Mo/99mTc by photonuclear reaction using a nat-MoO3 target (2020)
  • Author(s): M. Inagaki, S. Sekimoto, W. Tanaka, T. Tadokoro, Y. Ueno, Y. Kani, T. Ohtsuki
  • Journal Title: Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry Volume: in press Issue: 2 Pages: 681-686
  • DOI: 10.1007/s10967-020-07086-9
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Production of 47Sc, 67Cu, 68Ga, 105Rh, 177Lu, and 188Re using electron linear accelerator (2019)
  • Author(s): Makoto Inagaki, Shun Sekimoto, Wataru Tanaka, Takahiro Tadokoro, Yuichiro Ueno, Yuko Kani, Tsutomu Ohtsuki
  • Journal Title: Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry Volume: 322 Issue: 3 Pages: 1703-1709
  • DOI: 10.1007/s10967-019-06904-z
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Electron-capture decay rate of Be-7 in fullerenes and Be metal (2023)
  • Author(s): Ohtsuki Tsutomu
  • Organizer: Oahu Post DNP-JPS workshop
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] 赤外線ファイバーレーザーによるフラーレンの生成と放射性核種内包に向けた基礎実験 (2023)
  • Author(s): 稲垣誠、秋山和彦、大槻勤
  • Organizer: 日本放射化学会第67回討論会
• [Presentation] Experimental production of Ac-225 using an electron linear accelerator: Scaling up the production to MBq level and improving the quality (2023)
  • Author(s): Maeda M., Tadokoro T., Ueno Y., Kani Y., Nishida K., Koiwai T., Sasaki T., Watanabe T., Yoshimoto M., Ohnuki K., Fujii H., Kikunaga H., Kashiwagi S., Shirasaki K., Sekimoto S., Ohtsuki T., Inagaki M., Fukutani S., Shibahara T.
  • Organizer: 55th Annual Conference of the Society-of-Nuclear-Medicine (SNMICON)
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] 電子線形加速器を利用した225Acスケールアップ製造及び薬剤標識実験 (2022)
  • Author(s): 前田瑞穂, 田所孝広, 上野雄一郎, 可児祐子, 西田賢人, 渡辺敬仁, 佐々木貴裕, 菊永英寿, 柏木茂, 白崎謙次，吉本光喜，大貫和信，藤井博史, 大槻勤，関本俊，稲垣誠，福谷哲，芝原雄司
  • Organizer: 日本原子力学会 2022年秋の大会
• [Presentation] Production experiments for 225Ac using an electron linear accelerator and radiolabeling tests using the produced alpha emitter (2022)
  • Author(s): M. Maeda, T. Tadokoro, Y. Ueno, K. Nishida, Y. Kani, T. Sasaki, T. Watanabe, H. Kikunaga, S. Kashiwagi, K. Shirasaki, S. Sekimoto, T. Ohtsuki, M. Inagaki, S. Fukutani, Y. Shibahara, M. Yoshimoto, K. Ohnuki, H, Fujii
  • Organizer: Annual Congress of the European Association of Nuclear Medicine, 2022
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] レーザーによる放射性核種内包フラーレンの生成に向けた基礎実験 (2022)
  • Author(s): 稲垣誠、秋山和彦、関本俊、大槻勤
  • Organizer: 日本放射化学会第66回討論会(2022)
• [Presentation] 福島原発事故に由来する不溶性微粒子の模擬生成 (2022)
  • Author(s): 稲垣誠、関本俊、高宮幸一、沖雄一、大槻勤
  • Organizer: 日本放射化学会第66回討論会(2022)
• [Presentation] Demonstration of Ac-225 production on the order of MBq using an electron linear accelerator (2022)
  • Author(s): T. Tadokoro, M. Maeda, T. Koiwai, K. Nishida, Y. Ueno, Y. Kani, T. Sasaki, T. Watanabe, H. Kikunaga, S. kashiwagi, S. Sekimoto, M. Inagaki, T. Ohtsuki
  • Organizer: TAT12
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] Experimental study on the production of Ac-225 using an electron linear accelerator (2021)
  • Author(s): Takahiro Tadokoro, Yuichiro Ueno, Yuko Kani, Makiko Shimada, Takahiro Sasaki, Takahiro Watanabe, Hidetoshi Kikunaga, Shigeru Kashiwagi, Makoto Inagaki, Shun Sekimoto, Tsutomu Ohtsuki
  • Organizer: Society of Nuclear Medicine and Molecular Imaging
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Large-scale production experiment for Ac-225 using an electron linear accelerator (2021)
  • Author(s): M. Maeda, T. Tadokoro, Y. Ueno, K. Nishida, Y. Kani, M. Itoh, T. Sasaki, T. Watanabe, H. Kikunaga, S. Kashiwagi, K. Shirasaki, S. Sekimoto, T. Ohtsuki, M. Inagaki
  • Organizer: Society of Nuclear Medicine and Molecular Imaging
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 電子線形加速器を利用したAc-225製造スケールアップ試験 (1)Ra-226 試料作製及び制動放射線照射試験 (2021)
  • Author(s): 田所 孝広、前田 瑞穂、西田 賢人、上野 雄一郎、可児 祐子、渡辺 敬仁、伊藤 雅春、佐々木 貴裕、菊永 英寿、柏木 茂、白崎 謙次、大槻 勤、関本 俊、稲垣 誠
  • Organizer: 日本原子力学会 2021年秋の大会
• [Presentation] 電子線形加速器を利用したAc-225製造スケールアップ試験 (2)Ac-225の分離精製及び定量評価 (2021)
  • Author(s): 前田 瑞穂、 田所 孝広、西田 賢人、上野 雄一郎、可児 祐子、渡辺 敬仁、伊藤 雅春、佐々木 貴裕、菊永 英寿、柏木 茂、白崎 謙次、大槻 勤、関本 俊、稲垣 誠
  • Organizer: 日本原子力学会 2021年秋の大会
• [Presentation] 電子線形加速器を利用したAc-225製造量の電子線エネルギー依存性 (2021)
  • Author(s): 田所孝広, 西田賢人, 上野雄一郎, 可児祐子, 渡辺敬仁, 佐々木貴裕, 島田真生子, 菊永英寿, 柏木茂, 大槻勤, 関本俊, 稲垣誠
  • Organizer: 日本原子力学会2021年春の年会
• [Presentation] Production of Ac-225 for targeted alpha therapy using an electron linear accelerator (2020)
  • Author(s): T. Tadokoro, Y. Ueno, Y. Kani, M. Shimada, T. Sasaki, T. Watanabe, H. Kikunaga, S. Kashiwagi, S. Sekimoto, T. Ohtsuki
  • Organizer: EANM2020
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] 電子線形加速器を利用したAc-225の製造基礎試験 (2020)
  • Author(s): 田所孝広, 上野雄一郎, 可児祐子, 渡辺敬仁, 佐々木貴裕, 島田真生子, 菊永英寿, 柏木茂, 大槻勤, 関本俊
  • Organizer: 日本原子力学会2020年秋の大会
• [Presentation] Project on Research Reactor Utilization(RRU) (2019)
  • Author(s): Tsutomu Ohtsuki
  • Organizer: Forum for Nuclear Cooperation in Asia,kazakhstan
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] Medical Radioisotopes Production using an Electron Linear Accelerator (2019)
  • Author(s): M. Inagaki, S. Sekimoto T. Tadokoro, Y. Kani, Y. Ueno, T. Ohtsuki
  • Organizer: Forum for Nuclear Cooperation in Asia,kazakhstan
• [Presentation] クラウンエーテル樹脂を用いたカラムクロマトグラフ法によるモリブデン同位体濃縮 (2019)
  • Author(s): 田野城 一希、加藤 千図、福谷 哲、関本 俊、大槻 勤、大野 剛、藤井 俊行
  • Organizer: 日本原子力学会年2019秋の大会