研究課題
若手研究
細胞の亜致死損傷回復は放射線による損傷からの回復能力であり、放射線が細胞に照射された直後から起こり始め、細胞生存率に大きく影響を及ぼすことが知られている。申請者はこの点に着目して、放射線治療における照射時間と細胞生存率の関係を明らかにし、照射時間の延長が細胞致死効果を低下させることを報告してきた。現在、細胞の亜致死損傷回復などの生物現象を考慮した線量評価システムは未だ存在しない。本研究では、これまでの成果を発展させ、細胞レベルにおける照射時間と亜致死損傷回復の関係を用いることにより、放射線治療計画装置の物理学的線量に照射時間という新たな因子を加味した生物学的線量評価を実現する。
細胞の亜致死損傷回復といった生物学的影響を物理線量に反映し、照射時間を考慮した新たな放射線生物学的線量評価システムの開発を行った。高精度モンテカルロシミュレーションと数理モデルを組み合わせることで、照射時間と肺癌細胞の生存率の関係を導出し、物理線量に生物学的補正を加えた評価手法を構築した。常微分方程式に基づく新たな数理モデルを提案し、細胞の亜致死損傷回復に加え、放射線治療中に生じる様々な不確かさを物理線量に反映した腫瘍体積の時系列変化を計算可能とした。これにより、治療中および治療後の腫瘍体積変化をより正確に予測でき、実臨床における線量評価の高度化と治療計画の最適化に貢献した。
放射線治療における生物学的影響や照射時間を考慮した新たな線量評価手法を開発し、治療効果予測の精度を向上させた点で学術的に大きな意義を持つ。従来は物理線量のみで評価していたが、本手法により腫瘍体積の時系列変化や治療中の不確かさを定量的に解析できるようになり、放射線生物学的な理解の深化に貢献した。社会的には、より正確な線量評価に基づく治療計画の最適化が可能となり、副作用の低減や治療効果の向上を通じて患者の生活の質向上に寄与する。また将来的には、過剰な照射の回避や不要な治療の削減といった患者個別化医療の基盤構築に貢献し、医療資源の有効活用にも貢献し、持続可能な医療体制の実現にも資する成果である。
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