ブラッグピーク近傍の重粒子イオンを用いたイオン特異的な生物効果の研究

2010 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 21710065
• Research Institution: National Institute of Radiological Sciences
• Principal Investigator: 小西 輝昭 独立行政法人放射線医学総合研究所, 基盤技術センター, 技術員 (70443067)
• Keywords: ブラッグピーク / 重粒子イオン / 細胞致死 / DNA二本鎖切断 / イオントラック

Research Abstract

CHO-K1細胞(Chinese Hamster Ovary)に重粒子線がん治療装置HIMACの中エネルギービームコース(MEXP)に導入される6MeV/n低エネルギーな重粒子線を照射し、その細胞致死効果を測定した。C、O、Ne、Ar、Feイオンのブラッグカーブに沿って、個々のイオン種において複数の異なる線エネルギー付与値で照射し、細胞致死の作用断面積σの測定を行った。これらのイオン種についてのσの取得はほぼ完了した。その結果、Oイオンのブラッグピークに最も近い位置(LET : 1000keV/um)において最大を示すことを確認した。DNA二本切断数誘発量については、パルスフィールドゲル電気泳動法(PFGE法)を用いて測定した。その結果、照射イオンフルエンスあたりのDNA二本鎖切断数についてもσ同様の傾向を示し、LETに対してOイオン(LET : 1000keV/um)付近で最大を示した。このことから、致死およびDNA二本鎖切断両はLET値のみならず、イオン固有の物理的な性質であるイオントラック構造の影響が大きいことを確認できた。そして、DNA二本鎖切断の修復については、PFGE法を用いて断片化したDNA量を計測することで、評価した。その結果、Cイオン、Oイオン、Arイオンを照射した細胞では、断片化したDNAの修復はほとんど確認できなかった。しかし、生存率曲線より計算された細胞核に1粒子が細胞核ヒットした時に誘発する致死的な損傷の平均数は、1.0未満であったことから、細胞致死を誘発するには、細胞核を1粒子以上がヒットする必要があることを確認した。