単一細胞標的照射で誘発される細胞内酸素動態観察のための蛍光寿命顕微システムの構築

2023 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 20K21588
• Research Institution: National Institutes for Quantum Science and Technology
• Principal Investigator: 大澤 大輔 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 量子医科学研究所 物理工学部, 主任技術員 (90324681)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 小林 亜利紗 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 物理工学部, 主任研究員 (30773931) ; 小西 輝昭 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 量子生命科学研究所, 上席研究員 (70443067)
• Project Period (FY): 2020-07-30 – 2024-03-31
• Keywords: マイクロビーム / 蛍光寿命イメージング / 低酸素放射線抵抗性 / イオントラック構造 / ライブセルイメージング

Outline of Annual Research Achievements

粒子線がん治療はブラッグピークの線量集中性を活かし、有効ながん治療法としての地位を確立している。しかしながら、低酸素下にある腫瘍組織の放射線抵抗性を考慮した治療効果は未だ予測ができていない。酸素効果の本質は、放射線間接作用によるラジカルと細胞内酸素とが産生する有機過酸化物により惹起される難修復性損傷であり、その解明には、極微の時空間スケールで、放射線による物理化学反応と細胞内生物応答とを同時に観測することが必要になる。本研究では、陽子線マイクロビーム細胞照射装置SPICEに蛍光寿命イメージングシステムと低酸素照射チャンバを導入することで、腫瘍組織環境を模擬し、ビーム照射を起点とするオーダーの細胞内酸素動態の可視化・定量を目的とする。続いて、損傷・修復過程との相関解析により、低酸素による放射線抵抗性のメカニズムを解明し、ひいては、治療効果の予測へと展開するための研究基盤の確立を目指す。
今年度は、SPICEマシンタイムについて、当初の想定に反し、マイクロビーム照射実験を実施するため装置の運転計画において急遽施設の都合による変更が生じ、本実験におけるビームタイムの割り当てが変更になり、十分な統計の実験データが得られなかった。従って、これまで得られた実験データの整理、解析を行った。