2022 Fiscal Year Research-status Report
アルファ線核医学治療を視野に入れたアクチニウム－225線源製造とその応用の試み
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19K22596
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
大槻 勤 京都大学, 複合原子力科学研究所, 特任教授 (50233193)
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| Project Period (FY) |
2019-06-28 – 2024-03-31
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| Keywords | 医用放射性同位元素 / 線源内療法 / 加速器 / 研究用原子炉 / 分析技術 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
研究計画では、放射性核種のMo,Cu,Ge,Ce,Au等に加えてBe,Ra,Ac等の電子線や荷電粒子などの加速器による医療用放射性同位体の生成断面積を実験及びシミュレーション両面からの検討が計画された。また、ウラン系列の放射性廃棄物として多量に存在 するラジウム-226（Ra-226）を用いて、前立腺がん等の核医学治療に有効なAc-225の製造の基礎検討が行われた。将来的に有用とされる様々な放射性同位体を用いたDDS(Drug Delivery System)を目指した放射性核種を伴ったRIナノコンテナ(C60,C70)などへの応用を探ることを目指した。放射性核種Mo99,Cu-67,Ge-68,Au-194などの製造利用を検討された。電子線による医療用放射性同位体の製造を電子線加速器ばかりでなく原子炉まで拡張してその収率を確認する。新しい製造手法が開発されれば国内はもとり世界でもより安価に各医療施設に提供できる可能性がある。本研究では、これらの前段研究として電子線加速器を用いてMo-99やCu-67,Sc-47,Cu-67,Ga-68,Rh-105,Lu-177,Re-188他を製造する実践的な研究を行い、これらの結果はJRNC等の国際氏誌に受理されている。今後、アルファ線源内療法に用いるAc-225をRa-225の娘核種として容易に製造する手法の開発を試み、ナノコンテナなどの応用も含めて展望することを準備している。そこで本研究ではRa-226を電子線照射で発生する高エネルギーガンマ線をRa-226に照射し（光核反応を用いて）、線源内療法に有効なAc-225の製造及び反跳法によるフラーレンへの内包の可能性を探る。また,波及効果として放射性Be-7のC70等への挿入とその電子状態の研究にも幅を広げ、Be-7の核的性質の解明も探る。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
新型コロナウィルスの影響やそれに伴う原子炉や加速器の運転停止等の影響で研究が順調に進まない環境が生じている。
本研究では、まず、安定同位体委のMo,Cu,Ge,Ce,Au等を用いて電子線や荷電粒子等の加速器による医療用放射性同位体の生成断面積等を実験及びシミュレーション両面から検討を行っている。現在、放射性Mo-99/Tc-99mやCu-67,Ge-68,Y-90,Ce-141等の放射性医薬品の種々の方法での国内で生産が議論されているが、我々もその有力な手法として高出力の電子線加速器や研究用原子炉利用を提案してきた。これらの前段研究の成果は電子線加速器を用いたMo-99やCu-67,Sc-47,Cu-67,Ga-68,Rh-105,Ce-141,Lu-177,Re-188等を製造するという有意義な結果が得られている。これらの結果はJRNC等に投稿し、受理された。また、TcやAuなどの核種がフラーレンに内包されたナノコンテナ等の製造方法も論文にした。さらに、これらの核種の生成断面積を、計算コードを用いたシミュレーションを実行し加速器システム全体の構築をはじめている。さらに、これらの手法を用いて、[Ra-226（γ,n）Ra-225→β改変→Ac-225]の製造を始めている。また、実際に制動放射線によるRa-226の生成断面積の基礎検討、照射エネルギーの最適化（２年 目）、Ra-226からAc-225の分離技術の検討と開発（イオン交換等）（3年目-4年目）の基礎検討を行っている。レーザー蒸発法によるフラーレン等の生成および元素内包化を利用した放射性核種DDS等への可能性の検討も行っている。
波及的研究成果として、Be-7の環境中での半減期変化にも言及する予定であるが、資金的・人的制約もあり発展段階にある。
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| Strategy for Future Research Activity |
核医学に関連する放射性同位体のMo,Cu,Ge,Ce,Au等は電子線加速器や荷電粒子加速器、さらに原子炉による同位体の収率等の検討を行ってきた。Mo-99の製造実験では、これまで得られなかったデータを電子線のエネルギーを10MeV程度ごとに変えて収率試験を行い論文に纏めた。また、以前にアルファ線放出核種Po-210の内包の可能性も示唆した。今後、収率の理論計算と実験的に得られた収率との詳細な比較検討を試みる必要がある。Ra-226に対する(γ,n)反応の実験結果はほとんど存在しないので、核データの取得も重要となる。Ra-226/Ac-225の分離技術の検討と開発：購入したRa-226線源をパックし照射ターゲットとし、電子線のエネルギー30MeV程度で照射を行なっている。アクチノイド系で利用されているDGAレジンを用いた硝酸系イオン交換が適応できるという文献もあり、この手法を確認する。数度繰り返し、分離技術を習得し、できれば纏める。DDS等への応用の基礎検討ではゾフィーゴの生産ばかりでなくフラーレンナノコンテナのDDS等の応用を視野に入れる。アルファ線放出核種はその反跳効果により娘核種はエネルギーを持つ。フラーレンやナノチューブに親核種Pb-212を溶かすだけで、内包化が起こることがアメリカ化学会で報告されている。我々の研究でも同様の研究を行い医療用放射性核種Mo,Tc-99m@C60の生成の可能性を実験・理論の両面から研究を行ってきた。さらにレーザー蒸発法を用いてMo-99/Tc-99mやCu-67,Ce-141,Au-194,Ac-225内包C60やC70、ナノチューブ等のナノコンテナ可能性の知見を得る。波及的研究成果として、Be-7の環境中での半減期変化を実験及び理論面からも言及する予定である。
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| Causes of Carryover |
次年度使用が生じた状況：2022年度末までのコロナ禍に伴う実験施設への立ち入り制限や、研究用原子炉の稼働機関の短縮、加速器のメンテナンス機関の延長による実験計画に遅れが生じた。また、研究打ち合わせや情報収集などでは学会や研究会へのオンライン出席が定着し、出張機会の減少等があり、資金使用計画全体の見直しがなされた。
使用計画：令和5年年度ではこの遅れを取り戻すべく、研究計画を再度構築し直す。具体的には令和4年度に製造しているCe-141などの放射性同位体やその他の安定同位体を用いた医療用DDS（drug delivery system）の基礎研究のためにレーザー蒸発法を用いた内包フラーレンの製造の知見を得る。さらに、ベリリウムのC70内包などの基礎研究も遂行し、波及的研究成果として、Be-7の半減期測定にも言及する予定である。最終的にRa-226やAc-225アルファ放出核種のフラーレンへの閉じ込めの可能性に挑戦する。
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[Presentation] 電子線形加速器を利用した225Acスケールアップ製造及び薬剤標識実験2022
Author(s)
前田瑞穂, 田所孝広, 上野雄一郎, 可児祐子, 西田賢人, 渡辺敬仁, 佐々木貴裕, 菊永英寿, 柏木茂, 白崎謙次，吉本光喜，大貫和信，藤井博史, 大槻勤，関本俊，稲垣誠，福谷哲，芝原雄司
Organizer
日本原子力学会 2022年秋の大会
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[Presentation] Production experiments for 225Ac using an electron linear accelerator and radiolabeling tests using the produced alpha emitter2022
Author(s)
M. Maeda, T. Tadokoro, Y. Ueno, K. Nishida, Y. Kani, T. Sasaki, T. Watanabe, H. Kikunaga, S. Kashiwagi, K. Shirasaki, S. Sekimoto, T. Ohtsuki, M. Inagaki, S. Fukutani, Y. Shibahara, M. Yoshimoto, K. Ohnuki, H, Fujii
Organizer
Annual Congress of the European Association of Nuclear Medicine, 2022
Int'l Joint Research / Invited
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[Presentation] Demonstration of Ac-225 production on the order of MBq using an electron linear accelerator2022
Author(s)
T. Tadokoro, M. Maeda, T. Koiwai, K. Nishida, Y. Ueno, Y. Kani, T. Sasaki, T. Watanabe, H. Kikunaga, S. kashiwagi, S. Sekimoto, M. Inagaki, T. Ohtsuki
Organizer
TAT12
Int'l Joint Research / Invited
