臨床応用を目的とした放射線治療における再酸素化とエネルギー代謝の解明

2016 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 15H04908
• Research Institution: Gifu University
• Principal Investigator: 松尾 政之 岐阜大学, 大学院医学系研究科, 教授 (40377669)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 村井 太郎 名古屋市立大学, 大学院医学研究科, 助教 (00747602) ; 芝本 雄太 名古屋市立大学, 大学院医学研究科, 教授 (20144719) ; 河合 辰哉 名古屋市立大学, 大学院医学研究科, 研究員 (70597822) ; 杉江 愛生 名古屋市立大学, 大学院医学研究科, 准教授 (80509258)
• Project Period (FY): 2015-04-01 – 2018-03-31
• Keywords: 放射線治療 / 電子スピン共鳴画像 / 再酸素化

Outline of Annual Research Achievements

電子スピン共鳴画像を用いて、担癌マウスの放射線治療における「再酸素化」現象の画像を解析し、その原因は細胞死のみではなく、照射による未成熟な血管への影響が要因の一つであることを明らかにする。さらに、詳細な解析を進め、再酸素化に基づいた放射線治療の可能性や脆弱な血管をターゲットとした新しい放射線増感剤に可能性を模索する。また、がん組織では酸素状態にかかわらず解糖系代謝が亢進しているが、照射による酸素状態と解糖系代謝の変化は明らかにされいない。細胞実験だけでなく、電子スピン共鳴画像と新しいMRI手法を用いて担癌マウスの解糖系代謝画像を解析し、放射線治療によって酸素状態と解糖系代謝がどのように変化するかを確認できれば、新しい放射線治療の効果指針となる。
この研究は、アメリカ国立衛生研究所(NIH)との共同実験であり、昨年までに国内学会および国際学会において、「再酸素化」現象の画像解析に関する報告を行ってきた。
現在、画像解析の結果に基づいた放射線照射方法が治療効果向上に寄与するかどうかを検討しており、今年度はさらなる研究成果を海外学会発表や論文作成を中心に行う予定である。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

平成27年度および平成28年度中に計画した実験結果の解析および評価は終了した。現在、そのデ－タに基づいたin vivo放射線治療実験を実施中である。今年度はその研究成果の発表を行う予定である。

Strategy for Future Research Activity

(1) 解析結果を実証するためのin vivo実験系における免疫組織学的実験および電子顕微鏡による観察。<免疫組織学的実験>電子スピン共鳴画像にて撮像された同じcancer cell lineを用いて、免疫組織化学的検証を行う。C3Hマウスにマウス扁平上皮癌細胞株SCC7、ヌードマウスにヒト大腸癌細胞株HT29およびHCT116を右脚皮下注射し、癌細胞を生着させた後、腫瘍サイズが最大径15mm大になった時点で放射線治療を施行して腫瘍内における低酸素領域の分布などを調べる。
(2) 再酸素化に基づいた放射線分割照射による治療効果向上の検討および新しい放射線増感剤の可能性を模索する。<再酸素化に基づいた放射線分割照射の検討>現在までの実験結果では、再酸素化は照射線量により大きく影響されることが強く示唆された。その詳細な解析結果をもとに、cell lineおよび照射線量に最適な分割照射方法を決定し、その照射方法が治療効果向上に寄与するかどうかを検討する。
<新しい放射線増感剤の検討>この実験の総合的結果を基に新しい放射線増感剤の検討を行い、放射線治療効果向上に寄与する新規薬剤についての検討も行う予定である。
<新しい解糖系画像がbiomarkerの可能性の検討>
画像解析結果を支持するため、細胞実験においては3種類のcancer cell lineの放射線治療前および放射線治療後の細胞外酸化速度を評価することにより、照射が解糖系に与える影響について検討する予定。
次年度は、In vivo実験の遂行と研究成果を海外学会発表や論文作成を中心に行う予定である。