Radiobiological research for clinical application of variable RBE in proton beam therapy

2022 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 19K08190
• Research Institution: National Cancer Center Japan
• Principal Investigator: 秋元 哲夫 国立研究開発法人国立がん研究センター, 先端医療開発センター, 分野長 (10261851)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 北條 秀博 国立研究開発法人国立がん研究センター, 東病院, 医員 (60638774)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 陽子線治療 / 放射線生物 / 生物効果 / 強度変調陽子線治療

Outline of Annual Research Achievements

本研究の目的は、これまでのパッシブ照射を用いた陽子線照射の3次元的な空間的位置の影響を基礎にスキャニング照射法およびその発展型であるIMPTに対する細胞応答、特にRBEへの影響とその機序を明らかにし、更に化学療法などの併用による増感効果や修飾などを解析して、IMPTを含む陽子線治療における可変RBEの生物学的評価と治療計画への応用を図る基礎研究とすることである。最終的にはIMPTの臨床データ（制御・再発、有害事象、など）と生物学的研究で得られたRBEに基づく線量評価との相関を解析することで、陽子線の物理学的な特性に依存している治療計画法や線量分割、併用療法などを陽子線の生物学的特性を加味した治療法開発に発展させて集学的治療における陽子線治療の有効性確立の基礎にすることである。研究初年度は１）スキャニング照射およびIMPTに対するがん細胞の細胞応答の検討　２）薬剤併用による細胞応答の修飾とその機序の解析について、培養細胞を用いて、スキャニング照射およびIMPTによる照射を正確にするための照射条件やボーラスなどの器具作成を実施した。スキャニング照射およびIMPTとブロードビームによる細胞応答の相違を、細胞生残率を指標に評価した結果では、照射部位に関わらず細胞生残率については大きな相違はなかった。研究期間2年目は線量や線量率などを変えて照射実験を実施し、細胞生残率に加えてRBEやLETが線量率に影響を受けて変化することを確認した。研究期間3年目は、臨床データとの相関を検討するため、IMPTで治療された症例の再発部位や有害事象の発現部位などを検討して、線量不均一性やLETの相違を示唆する所見の有無を検討した。特に頭頸部癌陽子線治療後の脳壊死に注目して、治療計画上の線量と脳壊死発症部位との相関をRBEやLETとの相関を含めて検討し、データを総合的に解析し論文化をしている段階である。

Research Products

• [Journal Article] Radiotherapy for ductal carcinoma of the prostate: an analysis based on the Japanese radiation oncology study group survey (2023)
  • Author(s): Kawamura H, Nakamura K, Yoshioka Y, Itasaka S, Tomita N, Onishi M, Iwata H, Aizawa T, Kikuchi K, Nagata K, Nakamura K, Nishioka K, Ishiyama H, Ueno S, Kokubo M, Yamazaki H, Watanabe K, Toyoda T, Akimoto T; JROSG Working Subgroup of Urologic Oncology
  • Journal Title: Jpn J Clin Oncol Volume: 53 Pages: 146～152
  • DOI: 10.1093/jjco/hyac180
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Effectiveness of an online support program to help female cancer patients manage their health and illness: Protocol for a randomized controlled trial (2022)
  • Author(s): Mizuno M, Chiba I, Mukohara T, Kondo M, Maruo K, Ohigashi T, Naruo M, Asano Y, Onishi T, Tanabe H, Muta R, Mishima S, Okano S, Yuda M, Hosono A, Ueda Y, Bando H, Itagaki H, Ferrans CE, Akimoto T
  • Journal Title: Contemp Clin Trials Commun Volume: 30 Pages: 101035
  • DOI: 10.1016/j.conctc.2022.101035
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Real-world clinical outcomes in Japanese patients with locally advanced squamous cell carcinoma of the head and neck treated with radiotherapy plus cetuximab: a prospective observational study (JROSG12-2) (2022)
  • Author(s): Ota Y, Kodaira T, Fujii H, Shimokawa M, Yokota T, Nakashima T, Monden N, Homma A, Ueda S, Akimoto T
  • Journal Title: Int J Clin Oncol Volume: 27 Pages: 1675-1683
  • DOI: 10.1007/s10147-022-02228-3
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Evaluation of breast cosmetic changes with a computer-software; the breast cancer conservative treatment cosmetic results (BCCT. core) in hypofractionated whole breast irradiation after breast-conserving surgery-supplementary analysis of multicenter single-arm confirmatory trial: JCOG0906 (2022)
  • Author(s): Nozaki M, Kagami Y, Takahashi M, Machida R, Sekino Y, Shibata T, Ito Y, Nishimura Y, Teshima T, Ushijima H, Nagata Y, Matsumoto Y, Akimoto T, Takahashi K, Murayama S, Uno T, K, Hamamoto Y, Nakagawa K, Kodaira T, Hiraoka M; Radiation Therapy Study Group, Japan Clinical Oncology Group
  • Journal Title: Breast Cancer Volume: 29 Pages: 1042-1049
  • DOI: 10.1007/s12282-022-01384-8
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Multi-Institutional Study of End-to-End Dose Delivery Quality Assurance Testing for Image-Guided Brachytherapy Using a Gel Dosimeter (2022)
  • Author(s): Tachibana H, Watanabe Y, Kurokawa S, Maeyama T, Hiroki T, Ikoma H,… Akimoto T
  • Journal Title: Brachytherapy Volume: 21 Pages: 956-967
  • DOI: 10.1016/j.brachy.2022.06.006
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Tumor response and survival outcomes of salvage concurrent chemoradiotherapy with three-dimensional conformal radiotherapy and 5-fluorouracil/platinum-based chemotherapy for postoperative locoregional recurrence of esophageal squamous cell carcinoma (2022)
  • Author(s): Ito R, Nakamura Y, Sunakawa H, Fujiwara H, Hojo H, Nakamura N, Fujita T, Yano T, Daiko H, Akimoto T, Yoshino T, Kojima T
  • Journal Title: Esophagus Volume: 19 Pages: 645-652
  • DOI: 10.1007/s10388-022-00936-3
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Salvage endoscopic resection for cT1N0M0 local recurrence after chemoradiotherapy for esophageal squamous cell carcinoma: endoscopic submucosal dissection versus endoscopic mucosal resection (2022)
  • Author(s): Nakajo K, Yoda Y, Yamashita H, Takashima K, Murano T, Kadota T, Shinmura K, Ikematsu H, Akimoto T, Yano T
  • Journal Title: Jpn J Clin Oncol Volume: 52 Pages: 982-991
  • DOI: 10.1093/jjco/hyac090
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Induction chemotherapy with paclitaxel, carboplatin and cetuximab for locoregionally advanced nasopharyngeal carcinoma: A single-center, retrospective study (2022)
  • Author(s): Takeshita N, Enokida T, Okano S, Fujisawa T, Wada A, Sato M, Tanaka H, Tanaka N, Motegi A, Zenda S, Akimoto T, Tahara M
  • Journal Title: Front Oncol Volume: 12 Pages: 951387
  • DOI: 10.3389/fonc.2022.951387
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Summary of the Clinical Practice Guidelines for Penile Cancer 2021 by the Japanese Urological Association (2022)
  • Author(s): Yamaguchi T, Sugiyama Y, Tanaka T, Kimura T, Yumura Y, Nakano M, Sugiyama T, Miura N, Goya M, Yamamoto A, Takahashi S, Miura Y, Tsuzuki T, Masumori N, Nishiyama H, Yao M, Koie T, Miyake H, Saika T, Saito S, Akimoto T, Tamada T, Ando Y, Takahashi S, Suzuki T, Hinotsu S, Kamba T
  • Journal Title: Int J Urol Volume: 29 Pages: 780-792
  • DOI: 10.1111/iju.14924
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Investigation of Concrete Radioactivation in Cyclotron Type Proton Therapy Facilities using in situ 24Na Measurement Method (2022)
  • Author(s): Matsumura H, Yoshida G, Toyoda A, Masumoto K, Nakamura H, Miura T, Nishikawa K, Bessho K, Akita T, Katsuta S, Akimoto T, Sugama Y, Nobuhara F, Nagashima Y
  • Journal Title: Radiation Safety Management Volume: 21 Pages: 13-25
  • DOI: 10.12950/rsm.200909
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Optimal Clinical Target Volume of Radiotherapy Based on Microscopic Extension around the Primary Gross Tumor in Non-Small-Cell Lung Cancer: A Systematic Review (2022)
  • Author(s): Tamaki Y, Aibe N, Komiyama T, Nagasaka S, Imagumbai T, Itazawa T, Onishi H, Akimoto T, Nagata Y, Nakayama Y
  • Journal Title: Cancers (Basel) Volume: 14 Pages: 2318
  • DOI: 10.3390/cancers14092318
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] The characteristics of missed pharyngeal and laryngeal cancers at gastrointestinal endoscopy (2022)
  • Author(s): Nakajo K, Inaba A, Aoyama N, Takashima K, Kadota T, Yoda Y, Morishita Y, Okano W, Tomioka T, Shinozaki T, Matsuura K, Hayashi R, Akimoto T, Yano T
  • Journal Title: Jpn J Clin Oncol Volume: 52 Pages: 575-582
  • DOI: 10.1093/jjco/hyac036
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Response to palliative radiotherapy for cancer patients with interstitial lung disease: A physician's perspective (2022)
  • Author(s): Okumura M, Hojo H, Akimoto T
  • Journal Title: Radiother Oncol Volume: 169 Pages: 157-158
  • DOI: 10.1016/j.radonc.2022.02.003
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Comprehensive screening for drugs that modify radiation-induced immune responses (2022)
  • Author(s): Okumura M, Du J, Kageyama SI, Yamashita R, Hakozaki Y, Motegi A, Hojo H, Nakamura M, Hirano Y, Okuma Y, Okuma HS, Tsuchihara K, Akimoto T
  • Journal Title: Br J Cancer Volume: 126 Pages: 1815-1823
  • DOI: 10.1038/s41416-021-01688-0
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Impacts of the STING-IFNAR1-STAT1-IRF1 pathway on the cellular immune reaction induced by fractionated irradiation (2022)
  • Author(s): Du J, Kageyama SI, Yamashita R, Hirata H, Hakozaki Y, Okumura M, Motegi A, Hojo H, Nakamura M, Hirano Y, Sunakawa H, Minamide T, Kotani D, Tanaka K, Yano T, Kojima T, Ohashi A, Tsuchihara K, Akimoto T
  • Journal Title: Cancer Volume: 113 Pages: 1352-1361
  • DOI: 10.1111/cas.15297
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Neoadjuvant S-1 With Concurrent Radiotherapy Followed by Surgery for Borderline Resectable Pancreatic Cancer: A Phase II Open-label Multicenter Prospective Trial (JASPAC05) (2022)
  • Author(s): Takahashi S, Ohno I, Ikeda M, Konishi M, Kobayashi T, Akimoto T, Kojima M, Morinaga S, Toyama H, Shimizu Y, Miyamoto A, Tomikawa M, Takakura N, Takayama W, Hirano S, Otsubo T, Nagino M, Kimura W, Sugimachi K, Uesaka K
  • Journal Title: Ann Surg Volume: 276 Pages: e510-e517
  • DOI: 10.1097/SLA.0000000000004535
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 肺腺癌の髄膜播種に対する全脳照射後の臨床結果に影響する予後因子の検討 (2022)
  • Author(s): 大吉秀和, 平田秀成, 平野靖弘, 全田貞幹, 藤澤建志, 中村匡希, 北條秀博, 茂木厚, 影山俊一郎, 富澤建斗, 周宇政, 秋元哲夫
  • Organizer: 日本放射線腫瘍学会第35回学術大会
• [Presentation] Prognosis After Whole-brain Radiotherapy for Leptomeningeal Metastasis in Patients With Lung Adenocarcinoma With or Without EGFR/ALK Alterations (2022)
  • Author(s): Hidekazu Oyoshi, Hidenari Hirata, Yasuhiro Hirano, Sadamoto Zenda, Takeshi Fujisawa, Masaki Nakamura, Hidehiro Hojo, Atsushi Motegi, Shun-ichiro Kageyama, Tetsuo Akimoto
  • Organizer: ASTRO's 64th Annual Meeting
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 患者と共有して決める食道がん治療法の今 (2022)
  • Author(s): 秋元哲夫
  • Organizer: 第60回日本癌治療学会スポンサードシンポジウム
• [Presentation] 放射線治療を含むがん治療抵抗性をもたらす遺伝子異常の同定と抵抗性克服を目指すトランスレーショナルリサーチ (2022)
  • Author(s): 平田秀成, 三森功士、秋元哲夫
  • Organizer: 第81回日本癌学会学術総会
• [Presentation] Genetic intratumor heterogeneity and clonal evolution in cancers treated with radiotherapy (2022)
  • Author(s): Hidenari Hirata, Tetsuo Akimoto, Koshi Mimori
  • Organizer: 第81回日本癌学会学術総会
• [Presentation] 化学放射線療法へ抵抗性を示す食道扁平上皮がんゲノムのクローン進化 (2022)
  • Author(s): 平田秀成, 三森功士、秋元哲夫
  • Organizer: 第76回日本食道学会学術集会
• [Presentation] がん免疫応答におけるX線、陽子線、重粒子線の比較解析 (2022)
  • Author(s): 北條 秀博, 杜 君顔, 影山 俊一郎, 平山亮一, 茂木 厚, 中村 匡希, 平田 秀成, 土原 一哉, 秋元 哲夫
  • Organizer: 第59回日本放射線腫瘍学会生物部会学術大会
• [Presentation] 放射線誘導がん免疫応答を修飾する薬剤のHigh Throughput Screening (2022)
  • Author(s): 奥村 真之, 杜 君顔, 影山 俊一郎, 山下 理宇, 茂木 厚, 北條 秀博, 中村 匡希, 大熊 裕介, 大熊 ひとみ, 土原 一哉, 秋元 哲夫
  • Organizer: 第59回日本放射線腫瘍学会生物部会学術大会
• [Presentation] Transposal Elements-RNA virus sensorを介した放射線誘導がん免疫応答の制御 (2022)
  • Author(s): 杜 君顔, 影山 俊一郎, 山下 理宇, 奥村 真之, 茂木 厚, 北條 秀博, 中村 匡希, 平田 秀成, 鈴木 絢子, 鈴木 穣, 土原 一哉, 秋元 哲夫
  • Organizer: 第59回日本放射線腫瘍学会生物部会学術大会
• [Presentation] 1細胞解析(scRNA sequencing)、空間的transcriptome(VISIUM)を用いた放射線治療後のがん微小環境変化解析への試み (2022)
  • Author(s): 影山 俊一郎, 杜 君顔, 山下 理宇, 奥村 真之, 茂木 厚, 北條 秀博, 中村 匡希, 平田 秀成, 鈴木 絢子, 鈴木 穣, 土原 一哉, 秋元 哲夫
  • Organizer: 第59回日本放射線腫瘍学会生物部会学術大会, 2022/6/24
• [Presentation] Parotid Cancer on Molecular Biology Advances in radiation therapy for parotid cancer (2022)
  • Author(s): 秋元哲夫
  • Organizer: the 14th International Facial Nerve Symposium (IFNS 2022)