2015 Fiscal Year Research-status Report
免疫細胞と放射線増感剤併用における時間放射線生物学モデルの構築
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15K09998
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| Research Institution | Okayama University |
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Principal Investigator |
笈田 将皇 岡山大学, 保健学研究科, 准教授 (10380023)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
宇都 義浩 徳島大学, ソシオテクノサイエンス研究部, 教授 (20304553)
中田 一弥 東京理科大学, 理工学部, 准教授 (70514115)
吉見 陽児 東京理科大学, 理工学部, 助教 (70609362)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 時間放射線生物学 / 免疫放射線療法 / 生物物理学的計算モデル / 放射線感受性 / 最適化 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，免疫細胞と放射線増感剤併用における細胞放射線感受性および低酸素細胞への放射線増感特性について評価し，臨床応用が可能な免疫放射線増感剤の創出ならびに時間放射線生物学モデルに基づく線量評価と治療計画最適化の構築を進めている．今年度の研究計画では，1)紫外光による免疫細胞と増感剤（酸化チタンナノ粒子）の殺腫瘍効果と作用機序を解明すること，2)免疫細胞と増感剤を投与した腫瘍細胞（EMT6/KU）に紫外線を照射し，殺腫瘍効果を評価することを目指し，時間生物学的な特性の評価とともに計算モデルの構築を行うことを目標として研究を行った．
まず，正常細胞および腫瘍細胞をモデルと仮定し，酸素分圧の違い，免疫細胞の添加をした際の共培養条件について検討した．また，専用計算ソフトウェアおよびワークステーションによるシミュレーション環境を整備した．免疫応答を想定した時間放射線生物学的モデルでは，装置性能に関する物理特性および生物学的応答因子である再増殖・回復パラメータを考慮した．これらの解析では，IMRT治療計画における線量分割方法，線量不均一性，α/β値の変動に伴うTCP/NTCPの算出・評価を含めた治療効果予測への考察を行った．
細胞への紫外光および放射線照射では，過去の知見からアポトーシス発現レベルが増加することが知られている．免疫細胞の添加により，それらの発現レベルは抑制されることが期待されるが，今年度の研究分担者が行った研究では免疫細胞と正常細胞および腫瘍細胞の共培養条件の検討に留まった．一方，研究責任者が行ったシミュレーションによる治療効果予測では，通常分割照射では総線量が高いほど，α/β比が高いほど高い治癒効果が期待されるが，再増殖，回復パラメータによって大きく変動することが明らかとなった．次年度以降，これらの生物学的パラメータと免疫細胞の関係や機序解明を更に進める予定である．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
研究計画において，目標としていた紫外光による免疫細胞と増感剤（酸化チタンナノ粒子）の殺腫瘍効果と作用機序を解明すること，2)増感剤として酸化チタン（ナノ粒子）を投与した腫瘍細胞（EMT6/KU）に紫外線を照射し，殺腫瘍効果を評価することについて計画していたが，一部の基礎実験について研究分担者の研究遂行がやや遅れる状況となった．そのため，他の研究分担者とともに速やかに協議し，次年度以降，遅れている実験も含めて実施する予定である．既に研究遂行に支障はないと考える．一方，研究責任者が主とする免疫応答を想定した時間放射線生物学的モデルの構築では，装置性能に関する物理特性および生物学的応答因子である再増殖・回復パラメータの影響を検討した．これらの解析では，IMRT治療計画における線量分割方法，線量不均一性，α/β値の変動に伴うTCP/NTCPの変化の算出・評価を含めた治療効果予測への考察を行い，免疫細胞を添加した際の放射線応答を予測可能とする基盤モデルの準備は整えられ，シミュレーション環境の構築は計画通りに遂行することができた．
研究成果に関する初期報告では，基礎実験環境の整備とともに過去の実験結果を踏まえた免疫応答を模擬したシミュレーションでの考察を加えたほか，免疫放射線療法における正常細胞および腫瘍細胞所制御に及ぼす影響と放射線増感剤の効果について言及した．これらの結果については，国際学会発表および論文投稿に向けて，現在準備中である．また，シミュレーションにて分割照射および寡分割照射における回復効果のパラメータを利用し，モデル解析を行っているが，この成果については，細胞実験での検証も視野に入れて次年度以降，順次報告する予定である．
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| Strategy for Future Research Activity |
免疫細胞と共培養させた腫瘍細胞および正常細胞に対する紫外光および放射線の照射に及ぼす影響などの基礎研究については知見が少ない状況である．細胞種によって様々なデータが蓄積可能であることから，今後も継続的に研究を進めていく予定である．また，次年度以降，既に得られた基礎データの成果を一部利用し，腫瘍細胞以外にも副作用への評価として正常細胞での評価にも言及したいと考えている．さらに，応用研究として，臨床応用に向けた実際の患者症例をモデルとして放射線治療計画の最適化について考察を加えていく予定である．次年度以降，基礎研究と平行して，回復や再増殖の影響が大きい部位に対する放射線治療に着目して，空間物理的線量分布，時間放射線生物学的な影響，免疫療法を考慮した次世代の放射線治療技術開発を目標としている．基礎実験およびシミュレーションの実施環境は研究責任者および研究分担者の研究室において整備されており，各研究室に所属する学部生は部分的な研究課題として協力体制があり，また博士前期課程在籍の大学院生には解析作業の協力体制があり，効率的に分担しながら結果を出せる状況となっている．
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Research Products
(5 results)
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[Journal Article] Degalactosylated/Desialylated Bovine Colostrum Induces Macrophage Phagocytic Activity Independently of Inflammatory Cytokine Production.2015
Author(s)
Yoshihiro Uto, Tomohito Kawai, Toshihide Sasaki, Ken Hamada, Hisatsugu Yamada, Daisuke Kuchiike, Kentaro Kubo, Toshio Inui, Martin Mette, Ken Tokunaga, Akio Hayakawa, Akiteru Go and Tomohiro Oosaki
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Journal Title
Anticancer Research
Volume: 35
Pages: 4487-4492
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