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放射線増感剤金ナノ粒子が及ぼす線量増幅効果の定量化の研究

研究課題

研究課題/領域番号 17J03616
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分国内
研究分野 医学物理学・放射線技術学
研究機関北海道大学

研究代表者

権 池勲  北海道大学, 医学研究科, 特別研究員(DC1)

研究期間 (年度) 2017-04-26 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
2,800千円 (直接経費: 2,800千円)
2019年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
2018年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
2017年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
キーワード医学物理 / 放射線治療 / 放射線増感剤 / 血管破壊剤 / ナノ粒子 / MRI / 超音波 / 医学物理(学) / モンテカルロシミュレーション / 線量増加 / 光電効果
研究実績の概要

当該年度では、金ナノ粒子と放射線治療の併用療法による腫瘍の血管破壊効果を、新しい超音波撮影方法である音響血管造影(Acoustic Angiography)により定量化した研究成果を論文化した。
次に、上記の併用療法の後には、腫瘍の血管破壊によって酸素の供給が遮断されるため、腫瘍内で低酸素領域が生じることが予想される。放射線治療の生物学的効果は腫瘍内の酸素濃度に依存することから、低酸素領域の程度と持続期間を定量化するために、Magnetic Resonance Imaging (MRI) によるBlood Oxygen Level Dependent (BOLD) 法を用いた研究を行った。コントロールマウスのグリオブラストーマのMR画像を連続的に取得したところ、マウスの空気吸入時と酸素吸引時の差分を計算することで腫瘍内の低酸素領域を可視化することに成功した。さらに、MR信号が酸素吸入によって変化するときの変化パターンを解析することで、マウス腫瘍の慢性低酸素状態と急性低酸素状態を区別できる可能性が示唆された。このMR画像上で見られた低酸素領域は、同じマウス腫瘍の病理画像上で見られた低酸素領域の分布とおおむね一致したことからも、本手法の有効性が示された。本研究成果について現在論文化に取り組んでいる。本研究で得られた結果から、将来的に金ナノ粒子と放射線治療の併用療法による腫瘍血管破壊を行った場合には腫瘍内が慢性低酸素状態になることが予想される。よって今後はマウス腫瘍に対して血管破壊治療を行い、低酸素領域の定量化とその状態の区別をBOLD MRI法を用いて検討する予定である。

現在までの達成度 (段落)

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(3件)
  • 2019 実績報告書
  • 2018 実績報告書
  • 2017 実績報告書
  • 研究成果

    (13件)

すべて 2020 2019 2018 2017 その他

すべて 国際共同研究 (3件) 雑誌論文 (2件) (うち国際共著 1件、 査読あり 2件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (7件) (うち国際学会 7件) 備考 (1件)

  • [国際共同研究] Harvard Medical School/Brigham and Women's Hospital/Dana-Farber Cancer Institute(米国)

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [国際共同研究] Dana-Farber Cancer Institute/Brigham and Women's Hospital/Sonovol(米国)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [国際共同研究] Harvard Medical School/Stanford University/Dana-Farber Cancer Institute(米国)

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [雑誌論文] Use of 3-D Contrast-Enhanced Ultrasound to Evaluate Tumor Microvasculature After Nanoparticle-Mediated Modulation2020

    • 著者名/発表者名
      Kwon Jihun、Rajamahendiran Rajalekha M.、Virani Needa A.、Kunjachan Sijumon、Snay Erin、Harlacher Max、Myronakis Marios、Shimizu Shinichi、Shirato Hiroki、Czernuszewicz Tomasz J.、Gessner Ryan、Berbeco Ross
    • 雑誌名

      Ultrasound in Medicine & Biology

      巻: 46 号: 2 ページ: 369-376

    • DOI

      10.1016/j.ultrasmedbio.2019.09.019

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Investigation of Energy Absorption by Clustered Gold Nanoparticles2018

    • 著者名/発表者名
      Kwon J, Sutherland K, Makarova A, Matsuura T, Hashimoto T, Peng H, Toshito T, Umegaki K, Shirato H, Shimizu S
    • 雑誌名

      Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B

      巻: 429 ページ: 34-41

    • DOI

      10.1016/j.nimb.2018.05.033

    • NAID

      120006878347

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] Enabling MRI Guided Radiation Therapy of the Pancreas with MRI Compatible Ultrasound Sensors2019

    • 著者名/発表者名
      J Kwon, C.C. Cheng, F Preiswerk, B Madore, S Shimizu, H Shirato, J Bredfeldt
    • 学会等名
      The American Association of Physicists in Medicine (AAPM) 61th Annual Meeting
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Detection of Dosimetrically Relevant Anatomical Changes Near the Pancreas with MRI Compatible Ultrasound Sensors2019

    • 著者名/発表者名
      J Kwon, D Brivio, J Mancias, C.C. Cheng, F Preiswerk, B Madore, J Bredfeldt
    • 学会等名
      The American Association of Physicists in Medicine (AAPM) 61th Annual Meeting
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Monitoring of Anatomical Change Near the Pancreas with MR-compatible Ultrasound Sensors2019

    • 著者名/発表者名
      J. Kwon, C.C. Cheng, F. Preiswerk, B. Madore, S. Shimizu, H. Shirato, J. S. Bredfeldt
    • 学会等名
      The 7th GI-CoRE Medical Science and Engineering Symposium
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Evaluating Gold Nanoparticle and Radiation Induced Tumor Microvascular Disruption Using Acoustic Angiography2018

    • 著者名/発表者名
      J. Kwon, R. Rajamahendiran, N. Virani, S. Kunjachan, E. Snay, M. Harlacher, M. Myronakis, S. Shimizu, H. Shirato, T. Czernuszewicz, R. Gessner, R. Berbeco
    • 学会等名
      AAPM 59th Annual Meeting
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Influence of physical parameters on tumor vascular dose enhancement by gold nanoparticles: a simulation study2018

    • 著者名/発表者名
      Jihun Kwon, Kenneth Sutherland, Taeko Matsuura, Takayuki Hashimoto, Kikuo Umegaki, Ross Berbeco, Hiroki Shirato, and Shinichi Shimizu
    • 学会等名
      New England Chapter of AAPM (NEAAPM) Combined Winter Meeting & Peter Neurath Young Investigators Symposium
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Dose Absorption by Bystander Gold Nanoparticles under Proton Irradiation2017

    • 著者名/発表者名
      Jihun Kwon, Kenneth Sutherland, Anastasia Makarova, Taeko Matsuura, Takayuki Hashimoto, Hao Peng, Kikuo Umegaki, Hiroki Shirato, and Shinichi Shimizu
    • 学会等名
      56th Annual Conference of the Particle Therapy Co-Operative Group (PTCOG56)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Evaluation of energy absorption by bystander gold nanoparticles: a microscopic study2017

    • 著者名/発表者名
      Jihun Kwon, Kenneth Sutherland, Anastasia Makarova, Taeko Matsuura, Takayuki Hashimoto, Hao Peng, Kikuo Umegaki, Hiroki Shirato, and Shinichi Shimizu
    • 学会等名
      The American Association of Physicists in Medicine (AAPM) 59th Annual Meeting
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [備考] LinkedIn Sonovol

    • URL

      https://www.linkedin.com/feed/update/urn:li:activity:6612451079474991104/

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書

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公開日: 2017-05-25   更新日: 2024-03-26  

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