陽子線治療における生物学的現象の徹底解明 ～Ｘ線生物学との比較～

2015 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 15K10006
• Research Institution: Nagoya City University
• Principal Investigator: 芝本 雄太 名古屋市立大学, 医学(系)研究科(研究院), 教授 (20144719)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 村井 太郎 名古屋市立大学, 医学(系)研究科(研究院), 助教 (00747602) ; 荻野 浩幸 名古屋市立大学, 医学(系)研究科(研究院), 研究員 (60315885) ; 岩田 宏満 名古屋市立大学, 医学(系)研究科(研究院), 研究員 (40611588)
• Project Period (FY): 2015-04-01 – 2018-03-31
• Keywords: 陽子線治療 / 生物学 / 生物学的効果比 / 酸素効果

Outline of Annual Research Achievements

近年、全世界的に陽子線治療の普及が進んでいるが、陽子線は放射線生物学にはX線に近いと考えられてきたため、その放射線生物学的検討は、これまで詳しくなされていなかった。そこで一から詳細に検討し直す研究計画を立て、細胞実験を開始した。X線はNovalis Txの6MV のものを用い、陽子線は名古屋陽子線治療センターのPROBEAT-IIIからの225MeVのものを用いた。まずX線と比べた陽子線治療の相対的生物効果比（relative biological effectiveness, RBE）を４種類の細胞(HSG、EMT6、SCCVII、V79)を用いて検討した。その結果、RBEは1.01～1.20（平均1.14）であり、従来の報告と大差なかったが、細胞間で有意差が認められた。この結果に基づいて、臨床ではRBE値1.1を用いて陽子線治療を行っている。酸素効果比（oxygen enhancement ratio, OER）は従来、X線と陽子線で同じとされてきた。しかし本研究で２種類の細胞を用いて検討したところ、X線と陽子線のOERには有意差が認められ、X線の2.7～3.0に対し陽子線の方が0.2程度低かった。したがって、X線に比べて低酸素細胞に対してやや有利であると考えられた。拡大ブラッグピーク内での陽子線のRBEも検討したが、遠位端において4.5～23％のRBEの上昇が認められた。ただしこの上昇は放射線医学総合研究所のグループから報告されているほどのものではなかった。今後は、さらに亜致死損傷の修復、潜在的致死損傷の修復、細胞周期別の効果などについて検討を進めていく予定である。

Current Status of Research Progress

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

Reason

上述の細胞実験を行い、すでに論文を放射線治療の分野では最高の国際誌International Journal of Radiation Oncology Biology Physicsに掲載することができた。したがって順調に進んでいると考えている。

Strategy for Future Research Activity

細胞実験の方法は初年度で確立できたので、今後は残された様々な生物学的事象について、X線と陽子線の比較を行っていき、信頼しうる確固たるデータを生み出していく予定である。さらにはマウス腫瘍を用いた実験方法を確立し、再酸素化現象等の検討を行っていく。

Causes of Carryover

多くの細胞実験を行ったが、最も費用がかかる血清についてはストックを使用したため、未使用額が生じた。

Expenditure Plan for Carryover Budget

平成28年度に大量の血清や実験動物購入を予定しているので、次年度繰越使用額と該当年度の予定の額を使う予定である。

Research Products

• [Journal Article] Spot Scanning and Passive Scattering Proton Therapy: Relative Biological Effectiveness and Oxygen Enhancement Ratio in Cultured Cells (2016)
  • Author(s): Name of Authors Iwata H, Ogino H, Hashimoto S, Yamada M, Shibata H, Yasui K, Toshito T, Omachi C, Tatekawa K, Manabe Y, Mizoe JE, Shibamoto Y
  • Journal Title: International Journal of Radiation Oncology Biology Physics Volume: 95 Pages: 95-102
  • DOI: doi: 10.1016/j.ijrobp.2016.01.017
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant