極小量子ビームを用いた細胞内元素分布解析による疾患機序の解明

2013 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 24659556
• Research Institution: University of Tsukuba
• Principal Investigator: 櫻井 英幸 筑波大学, 医学医療系, 教授 (50235222)
• Keywords: 量子ビーム

Research Abstract

現代社会においては，水銀，鉛，ヒ素，アルミニウム，カドミウムなどの有毒重金属が，環境または食物などから人体に摂取されており，さまざまな疾患の誘因となっている．また，亜鉛，アルミニウム等の微量金属がアルツハイマー病やパーキンソン病と関与している可能性や，がん化学療法ではプラチナを含む製剤が頻用されている．本研究は，マイクロビームを微細にスキャンする技術（大気マイクロピクシー）によって，細胞内の各種元素の分布を定量化し，がん，脳神経疾患，重金属病などの発生機序や治療効果発現カニズムを明らかにするための診断法の開発を行った.
特定の元素の濃度と信号強度の定量的解析が可能なことは確認済みであるため，培養細胞と実験動物を用いてシスプラチンの細胞内の取り込みに再現性があることを確認した．薬剤の細胞内取り込みの初期段階から，細胞内の拡散，核への集積，細胞形態の変化，細胞死のいろいろな段階で，プラチナとともにP，S，Cl，Kなどの常在する元素を画像化し，それぞれの元素の動きを定量化し，画像解析を行った．また，肺組織の測定に先立って，粒度分布測定用標準粉末，岩石標準試料，を用いて正しく測定が可能かどうかを確認した．一部の肺標本については，粉塵やアスベストの暴露肺，中皮腫などのヒト組織を用いて標本を作製し細胞や組織中の重金属の定性的，定量的解析を行った．
培養細胞を用いた抗癌剤の取り込みの研究では，微小プロトンビームにより核，細胞質の形態をきわめて明瞭に画像化することが可能であった．本研究による卓越した成果は，物理工学系から新たな医学生物学分野への応用，医工連携研究であること，体内の微量元素が可視化できるだけでなく定量化も可能であること，また，現代における難病（中皮腫，脳変性疾患）の科学的確定診断が可能となること，の3点が重要な点である．

Research Products

• [Journal Article] Outcomes and prognostic factors for recurrence after high-dose proton beam therapy for centrally and peripherally located stage I non-small-cell lung cancer (2014)
  • Author(s): Kanemoto A, Okumura T, 他13名
  • Journal Title: Clin Lung Cancer Volume: 15(2) Pages: e7-12
  • DOI: 10.1016/j.cllc.2013.11.002
• [Journal Article] A phase I study on combined therapy with proton-beam radiotherapy and in situ tumor vaccination for locally advanced recurrent hepatocellular carcinoma (2013)
  • Author(s): Abei M, Okumura T,他16名
  • Journal Title: Radiat Oncol Volume: 8 Pages: 239
  • DOI: 10.1186/1748-717X-8-239
• [Journal Article] Evaluation of vegetables in Tsukuba for contamination with radioactive materials from the accident at Fukushima Daiichi nuclear power plant (2013)
  • Author(s): Isobe T, Mori Y, 他7名
  • Journal Title: Health Phys Volume: 105(4) Pages: 311-7
  • DOI: 10.1097/HP.0b013e3182895759
• [Journal Article] Proton beam therapy for malignancy in Bloom syndrome (2013)
  • Author(s): Mizumoto M, Hashii H, 他6名
  • Journal Title: Strahlenther Onkol Volume: 189(4) Pages: 335-8
  • DOI: 10.1007/s00066-012-0274-1
• [Journal Article] Robust technique using an imaging plate to detect environmental radioactivity (2013)
  • Author(s): Isobe T, Mori Y, 他4名
  • Journal Title: Health Phys Volume: 104(4) Pages: 362-5
  • DOI: 10.1097/HP.0b013e31827d41a9
• [Journal Article] Incidence of venous thromboembolism before treatment in cervical cancer and the impact of management on venous thromboembolism after commencement of treatment (2013)
  • Author(s): Satoh T, Matsumoto K, 他9名
  • Journal Title: Thromb Res Volume: 131(4) Pages: e127-32
  • DOI: 10.1016/j.thromres.2013.01.027
• [Journal Article] Dose-volume histogram analysis for risk factors of radiation-induced rib fracture after hypofractionated proton beam therapy for hepatocellular carcinoma (2013)
  • Author(s): Kanemoto A, Mizumoto M, 他9名
  • Journal Title: Acta Oncol Volume: 52(3) Pages: 538-44
  • DOI: 10.3109/0284186X.2012.718094
• [Journal Article] Lineal energy-based evaluation of oxidative DNA damage induced by proton beams and X-rays (2013)
  • Author(s): Hong Z, Kase Y, 他11名
  • Journal Title: Int J Radiat Biol Volume: 89(1) Pages: 36-43
  • DOI: 10.3109/09553002.2012.715791
• [Journal Article] Clinical results of proton beam therapy for advanced neuroblastoma (2013)
  • Author(s): Oshiro Y, Mizumoto M, Okumura T, Sugahara S, Fukushima T, Ishikawa H, Nakao T, Hashimoto T, Tsuboi K, Ohkawa H, Kaneko M, Sakurai H
  • Journal Title: Radiat Oncol Volume: 8 Pages: 142
  • DOI: 10.1186/1748-717X-8-142
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Multidisciplinary therapy including proton beam radiotherapy for a Ewing sarcoma family tumor of maxillary sinus in a 4-year-old girl (2013)
  • Author(s): Yamaoka M, Akiyama M, Yokokawa Y, Terao Y, Yokoi K, Kato T, Fukushima T, Sakurai H, Ida H
  • Journal Title: Head Neck Volume: 35 Pages: E386-390
  • DOI: 10.1002/hed.23352
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] The use of proton-beam therapy in the treatment of non-small-cell lung cancer. (2013)
  • Author(s): Oshiro Y, Sakurai H
  • Journal Title: Expert Rev Med Devices Volume: 10 Pages: 239-245
  • DOI: 10.1586/erd.12.81
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Proton beam therapy for unresectable hepatoblastoma in children: survival in one case (2013)
  • Author(s): Oshiro Y, Okumura T, Mizumoto M, Fukushima T, Ishikawa H, Hashimoto T, Tsuboi K, Kaneko M, Sakurai H
  • Journal Title: Acta Oncol Volume: 52 Pages: 600-603
  • DOI: 10.3109/0284186X.2012.760849
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Comparison of the effects of high-energy photon beam irradiation (10 and 18 MV) on 2 types of implantable cardioverter-defibrillators (2013)
  • Author(s): Hashii H, Hashimoto T, Okawa A, Shida K, Isobe T, Hanmura M, Nishimura T, Aonuma K, Sakae T, Sakurai H
  • Journal Title: Int J Radiat Oncol Biol Phys Volume: 85 Pages: 840-845
  • DOI: 10.1016/j.ijrobp.2012.05.043
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Comparison of adverse effects of proton and X-ray chemoradiotherapy for oesophageal cancer using an adaptive dose-volume histogram analysis (2013)
  • Author(s): Makishima H, Ishikawa H, Terunuma T, Hashimoto T, Yamanashi K, Sekiguchi T, Mizumoto M, Okumura T, Tsuboi K, Sakurai H
  • Journal Title: Eur J Cancer Volume: 49 Pages: S576
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Proton beam therapy for a patient with large rhabdomyosarcoma of the body trunk (2013)
  • Author(s): Takizawa D, Oshiro Y, Okumura T, Mizumoto M, Fukushima T, Ishikawa H, Tsuboi K, Kaneko M, Sakurai H
  • Journal Title: Pediatr Blood Cancer Volume: 60 Pages: 93
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 陽子線治療の臨床と今後の動向 (2014)
  • Author(s): 櫻井英幸
  • Organizer: 第3回岡山粒子線治療研究会
  • Place of Presentation: 岡山
  • Year and Date: 20140221-20140221
  • Invited
• [Presentation] Multidisciplinary therapy including proton beam therapy for Ewing's sarcoma family of tumors. (2013)
  • Author(s): R Suzuki,T Fukushima,C Kobayashi,H Fukushima,A Sakai,T Ishida,T Ohsumi,H Ochiai,S Kishimoto,M Chin,R Hosogai,Y Hosoya,A Watanabe,C Goto,K Masumoto,M Mizumoto,H Sakurai,R Sumazaki
  • Organizer: 第55回日本小児血液・がん学会学術集会/第11回日本小児がん看護学会/第18回公益財団法人がんの子どもを守る会公開シンポジウム
  • Place of Presentation: 福岡
  • Year and Date: 20131129-20131201
• [Presentation] Suprasellar GCT and endocrinopathy;duration of symptoms and outcome (2013)
  • Author(s): Fukushima H, et al
  • Organizer: 第55回日本小児血液・がん学会学術集会/第11回日本小児がん看護学会/第18回公益財団法人がんの子どもを守る会公開シンポジウム
  • Place of Presentation: 福岡
  • Year and Date: 20131129-1201
• [Presentation] Quantitative assessment of 131-1 in soil originating from the Fukushima Daiichi Nuclear Power Plant Disaster using a germanium semiconductor detector (2013)
  • Author(s): Y Mori,T Isobe,K Takada,S Kamizawa,E Sato,H Sakurai,T Sakae
  • Organizer: The Fourth International Symposium on Innovative Nuclear Energy Systems(INES-4)
  • Place of Presentation: Tokyo, Japan
  • Year and Date: 20131106-20131108
• [Presentation] 原発性肝癌の陽子線治療 (2013)
  • Author(s): 奥村敏之,橋本孝之,福田邦明,安部井誠人,福光延吉,水本斉志,沼尻晴子,大西かよ子,石川仁,坪井康次,福永潔,大河内信弘,櫻井英幸
  • Organizer: 第51回日本癌治療学会学術集会
  • Place of Presentation: 京都
  • Year and Date: 20131026-20131026
• [Presentation] 頭頸部進行がんに対する初期治療としての硼素中性子捕捉療法 (2013)
  • Author(s): 粟飯原輝人,森田倫正,神谷伸彦,熊田博明,福光延吉,櫻井良憲,鈴木実,平塚純一,櫻井英幸
  • Organizer: 第51回日本癌治療学会学術集会
  • Place of Presentation: 京都
  • Year and Date: 20131026-20131026
• [Presentation] 子宮頸癌：画像誘導ブラキセラピーの動向 (2013)
  • Author(s): 櫻井英幸
  • Organizer: 日本放射線腫瘍学会第26回学術大会
  • Place of Presentation: 青森
  • Year and Date: 20131020-20131020
  • Invited
• [Presentation] 陽子線治療と中性子捕捉療法の過去、現在、未来 －難治癌克服に向けて- (2013)
  • Author(s): 櫻井英幸,奥村敏之,石川仁,福光延吉,粟飯原輝人,大西かよ子,水本斉志,大城佳子,沼尻晴子,熊田博明,坪井康次
  • Organizer: 日本放射線腫瘍学会第26回学術大会
  • Place of Presentation: 青森
  • Year and Date: 20131018-20131020
• [Presentation] 当院における前立腺癌高リスク群に対する３DCRTの治療成績 (2013)
  • Author(s): 牧島弘和,林靖孝,新田和範,清水誠,青木誠,相澤健太郎,海老根聖子,奥村敏之,櫻井英幸,玉木義雄
  • Organizer: 日本放射線腫瘍学会第26回学術大会
  • Place of Presentation: 青森
  • Year and Date: 20131018-20131020
• [Presentation] 局所進行非小細胞肺癌に対する化学療法併用陽子線治療の安全性、有効性試験の初期報告 (2013)
  • Author(s): 大城佳子,奥村敏之,水本斉志,栗島浩一,石川仁,大川綾子,沼尻晴子,金本彩恵,大野豊然貴,牧島弘和,櫻井英幸
  • Organizer: 日本放射線腫瘍学会第26回学術大会
  • Place of Presentation: 青森
  • Year and Date: 20131018-20131020
• [Presentation] 食道扁平上皮癌に対する同時化学療法併用陽子線治療成績 (2013)
  • Author(s): 石川仁,大野豊然貴,橋本孝之,水本斉志,大西かよ子,粟飯原輝人,沼尻晴子,福光延吉,奥村敏之,櫻井英幸
  • Organizer: 日本放射線腫瘍学会第26回学術大会
  • Place of Presentation: 青森
  • Year and Date: 20131018-20131020
• [Presentation] 小児頭蓋内上衣腫に対する陽子線治療 (2013)
  • Author(s): 水本斉志,瀧澤大地,大城佳子,沼尻晴子,大西かよ子,福光延吉,石川仁,奥村敏之,坪井康次,櫻井英幸
  • Organizer: 日本放射線腫瘍学会第26回学術大会
  • Place of Presentation: 青森
  • Year and Date: 20131018-20131020
• [Presentation] 前立腺がん陽子線治療におけるリスク臓器線量低下を目的としたビーム方向の検討 (2013)
  • Author(s): 瀬川達矢,神澤聡,布施拓,照沼利之,榮武二,石川仁,櫻井英幸
  • Organizer: 日本放射線腫瘍学会第26回学術大会
  • Place of Presentation: 青森
  • Year and Date: 20131018-20131020
• [Presentation] 転移性肺腫瘍に対する陽子線治療成績 (2013)
  • Author(s): 大西かよ子,奥村敏之,石川仁,水本斉志,沼尻晴子,福光延吉,粟飯原輝人,坪井康次,櫻井英幸
  • Organizer: 日本放射線腫瘍学会第26回学術大会
  • Place of Presentation: 青森
  • Year and Date: 20131018-20131020
• [Presentation] 切除不能篩骨洞扁平上皮癌に対する陽子線治療の初期経 (2013)
  • Author(s): 斎藤高,石川仁,水本斉志,大西かよ子,福光延吉,粟飯原輝人,奥村敏之,櫻井英幸
  • Organizer: 日本放射線腫瘍学会第26回学術大会
  • Place of Presentation: 青森
  • Year and Date: 20131018-20131020
• [Presentation] 胆管ステントがCTV内にある肝胆膵悪性腫瘍に対する陽子線治療の経験 (2013)
  • Author(s): 大野豊然貴,奥村敏之,布施拓,牧島弘和,瀧澤大地,菅原香織,水本斉志,石川仁,榮武二,櫻井英幸
  • Organizer: 日本放射線腫瘍学会第26回学術大会
  • Place of Presentation: 青森
  • Year and Date: 20131018-20131020
• [Presentation] 陽子線治療を施行した前立腺基底細胞癌の１例 (2013)
  • Author(s): 中村智則,石川仁,瀧澤大地,沼尻晴子,水本斉志,大西かよ子,粟飯原輝人,福光延吉,坪井康次,奥村敏之,櫻井英幸
  • Organizer: 日本放射線腫瘍学会第26回学術大会
  • Place of Presentation: 青森
  • Year and Date: 20131018-20131020
• [Presentation] 頸部のデスモイド腫瘍に対して陽子線治療を施行した一例 (2013)
  • Author(s): 田中圭一,奥村敏之,水本斉志,大西かよ子,石川仁,粟飯原輝人,沼尻晴子,福光延吉,坪井康次,櫻井英幸
  • Organizer: 日本放射線腫瘍学会第26回学術大会
  • Place of Presentation: 青森
  • Year and Date: 20131018-20131020
• [Presentation] 婦人科領域癌の骨盤内再発腫瘍に対する組織内照射 (2013)
  • Author(s): 沼尻晴子,大川綾子,瀧澤大地,牧島弘和,大野豊然貴,水本斉志,大西かよ子,石川仁,奥村敏之,櫻井英幸
  • Organizer: 日本放射線腫瘍学会第26回学術大会
  • Place of Presentation: 青森
  • Year and Date: 20131018-20131020
• [Presentation] Comparison of adverse effects proton and X-ray chemoradiotherapy for oesophageal cancer using an adaptive dose-volume histogram (2013)
  • Author(s): Makishima H, et al
  • Organizer: The European Cancer Congress 2013
  • Place of Presentation: Amsterdam, Holland
  • Year and Date: 20130927-1001
• [Presentation] Proton beam therapy for a patient with large rhabdomyosarcoma of the body trunk (2013)
  • Author(s): Takizawa D, et al
  • Organizer: 45th Congress of the International Society of Paediatric Oncology
  • Place of Presentation: Hong Kong, China
  • Year and Date: 20130925-28
• [Presentation] Verfication of the new BNCT treatment planning system in Tokyo (2013)
  • Author(s): K Yamanashi,H Kumada,K Takada,H Sakurai,T Sakae
  • Organizer: 7th Young Researchers' Boron Neutron Capture Therapy Meeting
  • Place of Presentation: Granada,Spain
  • Year and Date: 20130922-20130926
• [Presentation] Boron-neutron capture therapy for newly diagnosed head and neck cancer in initial treatment (2013)
  • Author(s): T Aihara,N Morita,N Kamitani,H Kumada,N Fukumitsu,Y Sakurai,K Ohnishi, ,J Hiratsuka,H Sakurai
  • Organizer: 7th Young Researchers BNCT Meeting
  • Place of Presentation: Guranada, Spain
  • Year and Date: 20130922-20130926
• [Presentation] Long-term survival in patients with hepatocellular carcinoma initially treated with definitive proton beam therapy (2013)
  • Author(s): T Okumura,K Fukuda,T Hashimoto,M Mizumoto,H Ishikawa,T Sakae,M Abei,K Tsuboi,H Sakurai
  • Organizer: 55th Anuual Meeting of the American Society for Radiation Oncology(ASTRO2013).
  • Place of Presentation: Atlanta, USA
  • Year and Date: 20130922-20130924
• [Presentation] Preliminary results of concurrent chemoradiation therapy using proton beam therapy for esophageal cancer (2013)
  • Author(s): H Ishikawa,T Hashimoto,M Mizumoto,H Makishima,D Takizawa,Kaori Sugawara,T Okumura,H Sakurai
  • Organizer: 55th Anuual Meeting of the American Society for Radiation Oncology(ASTRO 2013)
  • Place of Presentation: Atlanta, USA
  • Year and Date: 20130922-20130924
• [Presentation] 筑波大学のＢＮＣＴ臨床研究再開計画について (2013)
  • Author(s): 粟飯原輝人,山本哲哉,熊田博明,中井啓,石川仁,福光延吉,奥村敏之,大西かよ子,水本斉志,沼尻晴子,大野豊然貴,瀧澤大地,菅原香織,松村明,櫻井英幸
  • Organizer: 第10回日本中性子捕捉療法学会学術大会
  • Place of Presentation: 岡山
  • Year and Date: 20130907-20130908
• [Presentation] 頭頸部進行癌における初期治療としての硼素中性子捕捉療法 (2013)
  • Author(s): 粟飯原輝人,森田倫正,神谷伸彦,熊田博明,福光延吉,鈴木実,櫻井良憲,小野公二,櫻井英幸,平塚純一
  • Organizer: 第10回日本中性子捕捉療法学会学術大会
  • Place of Presentation: 岡山
  • Year and Date: 20130907-20130908
• [Presentation] Boron-neutron capture therapy for advanced maxillary sinus cancer: two case reports (2013)
  • Author(s): Teruhito Aihara,Norimasa Morita,Hiroaki Kumada,Hitoshi Ishikawa,Nobuhiko Kamitani,Nobuyoshi Fukumitsu,Yoshinori Sakurai,Junichi Hitatsuka,Hideyuki Sakurai
  • Organizer: 16th Asian Research Symposium in Rhinology
  • Place of Presentation: Tokyo, Japan
  • Year and Date: 20130829-20130831
• [Presentation] 切除不能篩骨洞扁平上皮癌に対する陽子線治療の初期経験 (2013)
  • Author(s): 斎藤高,石川仁,水本斉志,福光延吉,奥村敏之,櫻井英幸
  • Organizer: 第37回日本頭頸部癌学会
  • Place of Presentation: 東京
  • Year and Date: 20130613-20130614
• [Presentation] 食道扁平上皮癌に対する同時化学療法併用陽子線治療成績 (2013)
  • Author(s): 石川仁,橋本孝之,奥村敏之,大野豊然貴,森脇俊和,久倉勝治,寺島秀夫,櫻井英幸
  • Organizer: 第67回日本食道学会学術集会
  • Place of Presentation: 大阪
  • Year and Date: 20130613-20130614
• [Presentation] 筑波大学の陽子線治療の現状と目指すべきもの (2013)
  • Author(s): 櫻井英幸,石川仁,奥村敏之
  • Organizer: 第72回日本医学放射線学会総会
  • Place of Presentation: 横浜
  • Year and Date: 20130412-20130412
  • Invited
• [Presentation] The basic evaluation of radiation exposure dose for whole body in clinical boron neutron capture therapy (2013)
  • Author(s): K Takada,T Isobe,H Kumada,K Yamanashi,H Sakurai,T Sakae
  • Organizer: The 69th Scientific Assembly of the JSRT Creation, Innovation, Globalization(日本放射線技術学会第69回総会学術大会）
  • Place of Presentation: Yokohama, Japan
  • Year and Date: 20130411-20130414