Development of radiotherapeutic sensitization using extracellularly implanted gold anchors

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 21K15779
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 52040:Radiological sciences-related
• Research Institution: Tokyo Medical and Dental University
• Principal Investigator: Nagano Takuya 東京医科歯科大学, 東京医科歯科大学病院, 助教 (80792019)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 放射線生物学 / 放射線増感剤 / モンテカルロシミュレーション / PHITS / 歯冠 / 増感剤効果比 / 放射線治療 / 放射線物理学

Outline of Final Research Achievements

Radiotherapy can cause intense mucositis around dental materials in the oral cavity. We used the PHITS code to estimate the biological effects of metal perimetry by simulating the amount of DNA strand breaks caused by physical processes of electrons. The sensitizer enhancement ratios (SER) obtained from colony formation assay and 53BP1 focus formation methods were 1.2-1.3, and the perimetallic relative biological effectiveness obtained from PHITS was found to be 1, indicating a high correlation between SER and perimetallic dose enhancement ratio. Results from biological experiments and PHITS simulations showed good correlation. Using a tetrahedral phantom in future simulations, accurate dose distribution can be calculated even with a metal plate implanted.

Free Research Field

放射線生物学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

金属の周囲にある放射線治療による線量の増加が腫瘍にどのような影響を与えるのか、わかっていませんでした。そこで、細胞実験で金属の周囲における増感剤効果比（SER）を評価しました。また、物理シミュレーション実験では、Particle and Heavy Ion Transport code System (PHITS)を使って細胞実験と比較しました。細胞実験とPHITSによる計算結果のSERは高い相関を示しました。金属の周囲の放射線治療の影響を評価し、その結果が細胞実験と物理シミュレーションで一致したので、体内留置金属があっても安全に照射可能かどうか予想できるようになりました。