Study on Reduction of Late Effects of Heavy Ion Beam Therapy on Normal Tissues.

2021 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 21K07673
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 林 和彦 大阪大学, 医学系研究科, 特任助教(常勤) (70718981)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 小川 和彦 大阪大学, 医学系研究科, 教授 (40253984) ; 金井 達明 大阪大学, 医学系研究科, 招へい教授 (80161149) ; 皆巳 和賢 大阪大学, 医学系研究科, 助教 (90634593)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: 重粒子線 / 正常細胞 / 細胞生残率

Outline of Annual Research Achievements

放射線抵抗性をもつ難治性癌（膵癌や肺癌）に対して、重粒子線（炭素線）治療は比較的良好な局所制御を示すが、しかし治療成績はまだ満足できるものではない。治療成績向上の手段として重粒子線治療の線量増加が挙げられるが、癌に近接する正常組織の障害（膵癌では消化管出血、肺癌では肺障害など）も増加させてしまう可能性が高い。また重粒子線の殺腫瘍効果は線エネルギー付与（LET）と密接に関連する。LETとは重粒子線の飛跡に沿って単位長さあたりに物質が受け取るエネルギー量と定義され、基本的にはこの値が大きいほど細胞を殺傷する効果が高くなる。以前は照射領域のLET分布が均一ではなく、危険臓器に高LETが照射されることも少なくなかった。しかし近年は細いビームを用いて対象領域を塗りつぶすように照射できるスポットスキャニング照射法と、あらゆる方向から照射できる回転ガントリー装置が開発されている。これらの技術により照射領域の線量を均一に維持しつつ、LETの調整が徐々に可能となった。しかしながら、LETと正常組織障害の関係についてはまだよくわかっていない。そこで本研究では重粒子線治療によって起こる正常組織(消化管と血管、肺)の障害の生物学的機序を明らかにし、障害発生の予測モデルを開発することを目的とする。
本年度は、炭素線治療線量のリファレンス細胞であるヒト唾液腺癌細胞ならびにヒト正常肺気管支細胞に対して、LETは、15, 20, 30, 50, 70 keV/μmに設定し、各LETに対して0.25, 0.5, 1, 2, 3, 5 Gyと段階的に照射を行い、殺細胞効果を検討した。その結果、ヒト正常肺気管支細胞とヒト唾液腺癌細胞は、LET依存的にα値が上昇し、その傾きは一致していた。この結果により、肺気管支細胞の殺細胞効果は、従来の治療計画により予測できる事を示した。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

当初の計画通り、細胞実験を遂行し一定の成果が得られている。

Strategy for Future Research Activity

初年度で、実験系を確立し、細胞実験で障害予測モデルの一端を示すことができた。今後、さらに細胞株を増やして同様の予測モデルを作成し、動物実験に移行する。

Causes of Carryover

予定していた実験回数よりも早く成果が出た為、細胞培養に必要な消耗品購入費を節約できた。次年度は、実験系が確立された為、多くの細胞株を用いた実験を予定している為、使用予定をしている。