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脳における炭素線FLASH効果の検証と機序の解明

Research Project

Project/Area Number 23K07054
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 52040:Radiological sciences-related
Research InstitutionGunma University

Principal Investigator

吉田 由香里  群馬大学, 重粒子線医学推進機構, 助教 (90431717)

Project Period (FY) 2023-04-01 – 2026-03-31
Project Status Granted (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
Fiscal Year 2025: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
KeywordsFLASH / 重粒子線 / 重粒子 / 脳 / 線量率
Outline of Research at the Start

本研究は高度に浸潤性である悪性脳腫瘍の治療可能比の改善を目指す。近年、世界的に注目されている超高線量率照射効果が、炭素線においても認められるか否かを脳について検証し、その生物学的効果の機序の解明を行う。具体的には、脳および脳腫瘍において、①炭素線FLASH照射が通常線量率照射と比べて抗腫瘍効果を維持しながら正常組織障害を低減できるかどうかを培養細胞およびマウスにて調べ、②脳腫瘍治療における治療可能比について検討するとともに③その分子機序を明らかにする。これにより、脳腫瘍における新たな炭素線治療法の開発の基盤となる生物学的考察を行う。

Outline of Annual Research Achievements

超高線量率照射(40 Gy/sec以上)による“FLASH”放射線治療(FLASH照射)は治療可能比の新規改善手段として可能性を秘めている放射線治療技術である。脳においては、マウス全脳にたいして電子線をFLASH照射した研究で、発達遅延および知能障害の軽減、海馬の細胞分裂障害の軽減など、正常組織障害を軽減させるという効果(FLASH効果)が報告されている。一方、炭素線では、マウスを用いた基礎実験により筋肉におけるFLASH効果が確認・報告されたが、それ以外の臓器は報告されていない。
本課題では、まず正常脳組織に対する炭素イオン線の生物学的効果を調べるため、C57BL/6Jマウスを用いて実験を行った。群馬大学重粒子線治療施設の炭素イオン線(290 MeV/n, スキャンニングビーム)を用いて、dose averaged LET (LETd) 13 keV/micrometer(低LET)または80 keV/micrometer(spread out Bragg peak 10mmの中心, 高LET)にて、炭素線10~20 Gyを全脳または脳局所に対して照射した。通常線量率照射(CONV)は0.042~0.055 Gy/s 、超高線量率照射(FLASH)はFLASH条件を満たす40 Gy/s以上を用いた。
照射2か月後にオープンフィールドテストによる機能解析を行った結果、低LETにて照射したCONV群は非照射群およびFLASH群と比較して中央区域での滞在時間が有意に長く、壁周辺区域での探索時間が低下している傾向が見られた。一方で、これらの行動の変化は高LETでは見られなかった。
現在、追試を行い、これらの結果の再現性について調べている。併せて、病理組織学的および分子生物学的な手法を用いた詳細な解析を行なっている。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

他の業務との兼ね合いや人員不足等により十分な研究時間を確保できなかった。

Strategy for Future Research Activity

今年度実施できなかった研究内容について可及的速やかに実施する。
研究支援者の確保に努める。

Report

(1 results)
  • 2023 Research-status Report
  • Research Products

    (8 results)

All 2024 2023

All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results,  Open Access: 1 results) Presentation (4 results) (of which Int'l Joint Research: 4 results,  Invited: 1 results) Book (3 results)

  • [Journal Article] Partial liver irradiation in rats induces the hypertrophy of nonirradiated liver lobes through hepatocyte proliferation2023

    • Author(s)
      Adachi Takuya、Yoshida Yukari、Shibuya Kei、Sato Ken、Yamazaki Yuichi、Kakizaki Satoru、Uraoka Toshio、Takahashi Akihisa
    • Journal Title

      Journal of Radiation Research

      Volume: 64 Issue: 4 Pages: 693-701

    • DOI

      10.1093/jrr/rrad051

    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] Biological response of cancer cells to carbon FLASH irradiation2024

    • Author(s)
      Hiromu Suda, Yukari Yoshida, Akihisa Takahashi, Tatsuya Ohno
    • Organizer
      ISRN2024
    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Biological effect of FLASH carbon ions in the mouse intestine2024

    • Author(s)
      Wenteng Cao, Yukari Yoshida, Hiromu Suda, Akihisa Takahashi, Tatsuya Ohno
    • Organizer
      ISRN2024
    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Analysis of FLASH effect with carbon-ion beams in vivo study2024

    • Author(s)
      Yukari Yoshida, Hiromu Suda, Mutsumi Tashiro, Ken Yusa, Masao Nakao, Akihisa Takahashi, Tatsuya Ohno
    • Organizer
      ISRN2024
    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Biological experiments with ultra-high dose rate (FLASH) carbon-ion irradiation2023

    • Author(s)
      Yukari Yoshida
    • Organizer
      PTCOG-AO&ISTPT2023
    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Book] インナービジョン 第38巻第11号(2023NOVEMBER)2023

    • Author(s)
      吉田由香里、他
    • Total Pages
      104
    • Publisher
      インナービジョン
    • ISBN
      4910561358
    • Related Report
      2023 Research-status Report
  • [Book] やさしくわかる放射線治療学改訂第2版2023

    • Author(s)
      吉田由香里、他
    • Total Pages
      224
    • Publisher
      Gakken
    • ISBN
      9784055200523
    • Related Report
      2023 Research-status Report
  • [Book] がん・放射線療法 改訂第8版2023

    • Author(s)
      吉田由香里、他
    • Total Pages
      1386
    • Publisher
      Gakken
    • ISBN
      9784055200493
    • Related Report
      2023 Research-status Report

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Published: 2023-04-13   Modified: 2024-12-25  

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