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異分野連携によるα線核医学治療の効果予測に向けた線量評価システムの開発

研究課題

研究課題/領域番号 23K21426
補助金の研究課題番号 21H02872 (2021-2023)
研究種目

基盤研究(B)

配分区分基金 (2024)
補助金 (2021-2023)
応募区分一般
審査区分 小区分52040:放射線科学関連
研究機関国立研究開発法人日本原子力研究開発機構

研究代表者

佐藤 達彦  国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究所 原子力基礎工学研究センター, 研究主席 (30354707)

研究分担者 樺山 一哉  大阪大学, 放射線科学基盤機構, 教授 (00399974)
兼田 加珠子 (中島加珠子)  大阪大学, 放射線科学基盤機構, 特任准教授(常勤) (00533209)
佐々木 秀隆  大阪大学, 医学部附属病院, 診療放射線技師 (10738628)
渡部 直史  大阪大学, 大学院医学系研究科, 助教 (90648932)
研究期間 (年度) 2021-04-01 – 2026-03-31
研究課題ステータス 交付 (2024年度)
配分額 *注記
17,420千円 (直接経費: 13,400千円、間接経費: 4,020千円)
2025年度: 390千円 (直接経費: 300千円、間接経費: 90千円)
2024年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2023年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2022年度: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
2021年度: 9,750千円 (直接経費: 7,500千円、間接経費: 2,250千円)
キーワード標的核医学治療 / 線量評価システム / α線 / マイクロドジメトリ / PHITS / 線量評価
研究開始時の研究の概要

PHITSを用いた標的核医学用治療計画システムを開発し、その妥当性を大阪大学で実施する臨床データで検証する。また、α線の高い生物学的な効果をマイクロドジメトリの観点から定量化する。

研究実績の概要

α線放出核種を用いた核医学治療(Targeted Alpha Therapy, 以下TAT)は、隣接臓器浸潤や遠隔転移など進行性の難治性がんに対して極めて有望な治療法として社会の大きな注目を集めている。TATの高い治療効果はα線が短飛程かつ高電離密度であることに起因するが、TAT研究は臨床や創薬が先行して放射線生物学や医学物理のような基礎研究が遅れており、それらα線の特性が治療効果に与える影響の定量的な評価はほとんど行われていない。そこで本研究では、これまで異なる分野で活躍してきた研究者らが連携し、数理モデルと実験を組み合わせTATの高い治療効果を細胞スケールのミクロ線量の不均一性から推定する手法の確立を目指す。また、その結果を元にTATにも適用可能な線量評価システムを開発し、その妥当性を臨床研究で検証する。
令和5年度は、ミクロレベルでの電離・励起分布を最新のPHITSコードで計算し、その結果をTATの治療効果に応用できるように数理モデル化した。また、その成果をPhys.Med.Biol誌で発表するとともに、国際放射線影響学会にて招待講演を行った。また、上記内容や昨年度までに開発したPHITS医学応用パッケージ(RT-PHITS)の概要などを含む最新版PHITSの特徴をまとめた論文をJ.Nucl.Sci.Technol誌に発表した。
実験研究では、昨年度までに実施した[At-211]NaAtと[I-131]NaIを用いた細胞実験時に対応するX線照射実験を行い、X線を基準放射線とした生物学的効果比を推定する準備を整えた。また、[Ac-225]と[At-211]の細胞毒性などの実験結果についてまとめた論文をInt.J.Mol.Sci.誌に発表した。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

本研究のメインテーマである核医学用線量評価システムや治療効果推定数理モデルの開発は概ね順調に進展している。ただし、その精度に関しては、実臨床データで得られたCTやSPECT画像の分解能や撮像点数の問題から、期待されているレベルには達していない。今後、画像データの事前処理などを行い、その精度の改善を目指す。また、今年度の実施したX線照射に対する実験から推定した細胞生存率の生物学的効果比は、数理モデルで予測された値よりもはるかに大きく、現在、その原因を検討中である。

今後の研究の推進方策

来年度は、今年度に引き続き前処理をしたゾーフィゴ投与患者のSPECT/CT画像からPHITS入力ファイルを作成し、その臓器線量や腫瘍線量を評価する。また、現在、大阪大学附属病院で進行中のNaAtを用いた医師主導治験が完了すれば、その臨床データと今年度までに開発したシステムを用いて患者の線量評価を実施する。また、今年度までの測定により得られたX線照射とβ線照射による細胞生存率が大きく異なる原因を実験・理論の両面から解析する。

報告書

(3件)
  • 2023 実績報告書
  • 2022 実績報告書
  • 2021 実績報告書
  • 研究成果

    (32件)

すべて 2024 2023 2022 2021

すべて 雑誌論文 (9件) (うち国際共著 3件、 査読あり 9件、 オープンアクセス 7件) 学会発表 (23件) (うち国際学会 12件、 招待講演 12件)

  • [雑誌論文] Comparison of Nuclear Medicine Therapeutics Targeting PSMA among Alpha-Emitting Nuclides2024

    • 著者名/発表者名
      Kaneda-Nakashima Kazuko、Shirakami Yoshifumi、Kadonaga Yuichiro、Watabe Tadashi、Ooe Kazuhiro、Yin Xiaojie、Haba Hiromitsu、Shirasaki Kenji、Kikunaga Hidetoshi、Tsukada Kazuaki、Toyoshima Atsushi、Cardinale Jens、Giesel Frederik L.、Fukase Koichi
    • 雑誌名

      International Journal of Molecular Sciences

      巻: 25 号: 2 ページ: 933-933

    • DOI

      10.3390/ijms25020933

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Improvement of the hybrid approach between Monte Carlo simulation and analytical function for calculating microdosimetric probability densities in macroscopic matter2023

    • 著者名/発表者名
      Sato Tatsuhiko、Matsuya Yusuke、Ogawa Tatsuhiko、Kai Takeshi、Hirata Yuho、Tsuda Shuichi、Parisi Alessio
    • 雑誌名

      Physics in Medicine & Biology

      巻: 68 号: 15 ページ: 155005-155005

    • DOI

      10.1088/1361-6560/ace14c

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Recent improvements of the particle and heavy ion transport code system - PHITS version 3.332023

    • 著者名/発表者名
      Sato Tatsuhiko、Iwamoto Yosuke、Hashimoto Shintaro、Ogawa Tatsuhiko、Furuta Takuya、Abe Shin-Ichiro、Kai Takeshi、Matsuya Yusuke、Matsuda Norihiro、Hirata Yuho、Sekikawa Takuya、Yao Lan、Tsai Pi-En、Ratliff Hunter N.、Iwase Hiroshi、Sakaki Yasuhito、Sugihara Kenta、Shigyo Nobuhiro、Sihver Lembit、Niita Koji
    • 雑誌名

      Journal of Nuclear Science and Technology

      巻: 61 号: 1 ページ: 127-135

    • DOI

      10.1080/00223131.2023.2275736

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Comparison of the Therapeutic Effects of [211At]NaAt and [131I]NaI in an NIS-Expressing Thyroid Cancer Mouse Model2022

    • 著者名/発表者名
      Watabe Tadashi、Liu Yuwei、Kaneda-Nakashima Kazuko、Sato Tatsuhiko、Shirakami Yoshifumi、Ooe Kazuhiro、Toyoshima Atsushi、Shimosegawa Eku、Wang Yang、Haba Hiromitsu、Nakano Takashi、Shinohara Atsushi、Hatazawa Jun
    • 雑誌名

      International Journal of Molecular Sciences

      巻: 23 号: 16 ページ: 9434-9434

    • DOI

      10.3390/ijms23169434

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Intratumoral administration of astatine-211-labeled gold nanoparticle for alpha therapy2021

    • 著者名/発表者名
      Kato Hiroki、Huang Xuhao、Kadonaga Yuichiro、Katayama Daisuke、Ooe Kazuhiro、Shimoyama Atsushi、Kabayama Kazuya、Toyoshima Atsushi、Shinohara Atsushi、Hatazawa Jun、Fukase Koichi
    • 雑誌名

      Journal of Nanobiotechnology

      巻: 19 号: 1 ページ: 223-223

    • DOI

      10.1186/s12951-021-00963-9

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Fibroblast activation protein targeted therapy using [177Lu]FAPI-46 compared with [225Ac]FAPI-46 in a pancreatic cancer model2021

    • 著者名/発表者名
      Liu Yuwei、Watabe Tadashi、Kaneda-Nakashima Kazuko、Shirakami Yoshifumi、Naka Sadahiro、Ooe Kazuhiro、Toyoshima Atsushi、Nagata Kojiro、Haberkorn Uwe、Kratochwil Clemens、Shinohara Atsushi、Hatazawa Jun、Giesel Frederik
    • 雑誌名

      European Journal of Nuclear Medicine and Molecular Imaging

      巻: 49 号: 3 ページ: 871-880

    • DOI

      10.1007/s00259-021-05554-2

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Extended single-dose toxicity study of [211At]NaAt in mice for the first-in-human clinical trial of targeted alpha therapy for differentiated thyroid cancer2021

    • 著者名/発表者名
      Watabe Tadashi、Kaneda-Nakashima Kazuko、Ooe Kazuhiro、Liu Yuwei、Kurimoto Kenta、Murai Takashi、Shidahara Yuka、Okuma Kenji、Takeuchi Masanori、Nishide Masayuki、Toyoshima Atsushi、Shinohara Atsushi、Shirakami Yoshifumi
    • 雑誌名

      Annals of Nuclear Medicine

      巻: 35 号: 6 ページ: 702-718

    • DOI

      10.1007/s12149-021-01612-9

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Manual on the proper use of sodium astatide ([211At]NaAt) injections in clinical trials for targeted alpha therapy (1st edition)2021

    • 著者名/発表者名
      Watabe Tadashi、Hosono Makoto、Kinuya Seigo、Yamada Takahiro、Yanagida Sachiko、Namba Masao、Nakamura Yoshihide
    • 雑誌名

      Annals of Nuclear Medicine

      巻: 35 号: 7 ページ: 753-766

    • DOI

      10.1007/s12149-021-01619-2

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Medical application of particle and heavy ion transport code system PHITS2021

    • 著者名/発表者名
      Furuta Takuya、Sato Tatsuhiko
    • 雑誌名

      Radiological Physics and Technology

      巻: 14 号: 3 ページ: 215-225

    • DOI

      10.1007/s12194-021-00628-0

    • NAID

      130008132764

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] PHITS Development for Medicine and Radiology2024

    • 著者名/発表者名
      Tatsuhiko Sato
    • 学会等名
      The 5th Geant4 International User Conference at the Physics-Medicine-Biology frontier
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Clinical application and dose estimation in targeted alpha therapy using astatine (211At)2024

    • 著者名/発表者名
      Tadashi Watabe
    • 学会等名
      Biological Effects & Applications of Radiation
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Targeted Alpha Therapy using Astatine (211At)2024

    • 著者名/発表者名
      Tadashi Watabe
    • 学会等名
      SNMMI Mid-Winter and ACNM Annual Meeting
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] RBE for skin reaction: Review of past experimental data and proposal of a new model2023

    • 著者名/発表者名
      Tatsuhiko Sato
    • 学会等名
      17th International Congress for Radiation Research
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Development and Clinical Application of Targeted Alpha Therapy using Astatine (At-211)2023

    • 著者名/発表者名
      Tadashi Watabe
    • 学会等名
      The 7th International Symposium on the System of Radiological Protection (ICRP 2023)
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] [211At]PSMA5の薬物動態試験ならびにヒト吸収線量の推定2023

    • 著者名/発表者名
      渡部直史、兼田加珠子、佐藤達彦、角永悠一朗、大江一弘、羽場宏光、豊嶋厚史、Jens Cardinale、Frederik L. Giesel、深瀬浩一、富山憲幸、白神宜史
    • 学会等名
      第63回日本核医学会学術総会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] PSMAを標的としたTheranosticsの現状と今後の展望2023

    • 著者名/発表者名
      渡部直史
    • 学会等名
      第43回日本核医学技術学会総会学術大会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 標的アイソトープ治療の高度化に向けた 線量評価研究の現状と今後の課題2022

    • 著者名/発表者名
      佐藤 達彦
    • 学会等名
      第123回日本医学物理学会学術大会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] RT-PHITS及びPARADIMを用いた 核医学線量計算の実演2022

    • 著者名/発表者名
      佐藤 達彦
    • 学会等名
      第123回日本医学物理学会学術大会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 標的アイソトープ治療の高度化に向けた 線量評価研究の現状と今後の課題2022

    • 著者名/発表者名
      佐藤達彦、古田琢哉、佐々木秀隆、渡部直史
    • 学会等名
      第59回アイソトープ・放射線研究発表会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Application of Individual Dosimetry System Based on PHITS to the Clinical Research of Targeted Alpha Therapy in Osaka University2022

    • 著者名/発表者名
      T. Sato, T. Furuta, H. Sasaki, T. Watabe
    • 学会等名
      13th Congress of the World Federation of Nuclear Medicine and Biology
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] モンテカルロ計算コードPHITSを用いた 核医学治療用個人線量評価システムの開発2022

    • 著者名/発表者名
      佐藤達彦、古田琢哉、佐々木秀隆、渡部直史
    • 学会等名
      日本核医学学会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 加速器BNCT場における皮膚線量と 生物学的効果比の相関に関するモデル検討2022

    • 著者名/発表者名
      佐藤達彦、松谷悠佑、浜田信行、高田健太、熊田博明
    • 学会等名
      第18回日本中性子捕捉療法学会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Lu-177 DOTATATE SPECT/CTにおける収集条件の検討 208 keV(1peak), 113 keV + 208 keV (2peak)収集の比較2022

    • 著者名/発表者名
      佐々木秀隆・神谷貴史・一ノ瀬世洸・藤埜浩一
    • 学会等名
      第42回核医学技術学会総会学術大会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 標的アルファ線治療の臨床応用の現状と今後の展望2022

    • 著者名/発表者名
      渡部直史
    • 学会等名
      第65回放射線影響学会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Activities of Targeted Alpha Therapy using 211At at Osaka University in Japan2022

    • 著者名/発表者名
      K. Kabayama, Y. Shirakami, K. Kaneda, T. Watabe, K. Ooe, A. Toyoshima, H. Kato, Y. Kadonaga, S. Naka, Y. Kon, M. Fukuda, N. Tomiyama, T. Nakano, K. Fukase
    • 学会等名
      The 12th International Symposium on Targeted Alpha Therapy (TAT12)
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Development of 211At-labeled antibodies and investigation of their endocytosis and inhibition of tumor growth2021

    • 著者名/発表者名
      Kazuya Kabayama, Kazuko Kaneda, Yoshiyuki Manabe, Atsushi Shimoyama, Atsushi Toyoshima, Atsushi Shinohara, Koichi Fukase
    • 学会等名
      Pacifichem 2021
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 難治性がん治療のためのα線核種標識抗体の創製および機能評価2021

    • 著者名/発表者名
      樺山一哉
    • 学会等名
      東海大学総合医学研究所/マイクロ・ナノ研究開発センター第17回 研修会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Potential of targeted alpha therapy for the clinical translation2021

    • 著者名/発表者名
      Watabe T
    • 学会等名
      Nuclear Photonics 2020 (NP2020)
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Clinical Trial with [At-211]NaAt for Refractory Thyroid Cancer2021

    • 著者名/発表者名
      Watabe T
    • 学会等名
      SNMMI Annual Meeting 2021
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Extended single-dose toxicity study of [211At]NaAt in mice for the FIH clinical trial of targeted alpha therapy for differentiated thyroid cancer2021

    • 著者名/発表者名
      Watabe T, Kaneda K, Ooe K, Liu Y, Kurimoto K, Toyoshima A, Shinohara A, Shirakami Y
    • 学会等名
      SNMMI Annual Meeting 2021
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Estimated absorbed dose in human after intravenous administration of [211At]NaAt for the FIH clinical trial of targeted alpha therapy2021

    • 著者名/発表者名
      Watabe T, Sato T, Kaneda K, Ooe K, Liu Y, Kurimoto K, Toyoshima A, Shinohara A, Shirakami Y
    • 学会等名
      European Association of Nuclear Medicine (EANM’21)
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] [18F]PSMA-1007 PETにおけるHarmonization2021

    • 著者名/発表者名
      佐々木秀隆、渡部直史、神谷貴史、仲定宏、添田文彦、巽光朗、下瀬川恵久、加藤弘樹、藤埜浩一
    • 学会等名
      半導体検出器と従来型検出器間の検討第41回日本核医学技術会学術総会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書

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公開日: 2021-04-28   更新日: 2024-12-25  

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