Physics and biological study of particle beam cancer treatment by drug sensitization

2021 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 18K07628
• Research Institution: Gunma University
• Principal Investigator: 島田 博文 群馬大学, 重粒子線医学推進機構, 助教 (10414575)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: 粒子線治療 / 増感剤 / 放射線化学 / 癌

Outline of Annual Research Achievements

本年度は本研究に関する調査，活性酸素種を同定するための基礎的なデータの収集を行った。
まず，PDT用薬剤の粒子線励起による放射線化学的及び放射線力学的性質の基礎的なデータを取得し，本治療システムで腫瘍組織を死滅させる役割を果たす活性酸素種の発生を定性的に評価した。
PDT用薬剤には加齢黄斑変性症に使用されているビスダイン（ベルテポルフィン）を採用し，蛍光プローブは一重項酸素用としてSingl et-Oxygen Sensor Green，活性酸素（主にOHラジカル）用としてHydroxyphenyl Fluorescein及びAminophenyl Fluorescein，ラジカル捕捉剤として，アジ化ナトリウム，ジメチルスルホキシド，マンニトール，一重項酸素の長寿命化用として重水をそれぞれ採用した。
照射後，照射サンプルの光励起による蛍光測定を行い，PDT用薬剤の有無によって活性酸素種の発生が促進されていることが確認できた。続いて，これらの知見をもとに，肺がん上皮細胞（A-549）とビスダインを用いて，X線照射（5 Gy）を行ったところ，ビスダインを添加していないコントロール群に比べ，細胞の生存率が低下し，放射線照射と光増感剤との併用により，殺細胞効果が向上することが見出せた。
期間全体を通して研究計画通りに進まなかったため，今後の研究の展開に関する計画を記載する。これまでの肺の扁平上皮がんの細胞実験の結果に基づき，他の腫瘍細胞による同様な実験を行い，本方法が適した腫瘍の探索を行う。粒子線治療及び光線力学的療法よりもさらに低侵襲性な治療システムが構築可能であるかどうか検討を行う。 最後に，粒子線照射線量とPDT用薬剤濃度に対する活性酸素種の発生量，また，腫瘍培養細胞の致死効果判定の結果に基づき，実際の治療にどれ だけ有効であるかを検討し，動物実験及び臨床試験の指針とする。