Development of charged-particle therapy combined with chemotherapy using the radiosensitive drug delivery system

2018 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 17K20082
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 寺川 貴樹 東北大学, サイクロトロン・ラジオアイソトープセンター, 教授 (10250854)
• Project Period (FY): 2017-06-30 – 2019-03-31
• Keywords: 粒子線治療 / 放射線感受性DDS

Outline of Annual Research Achievements

本研究では、陽子線治療と放射線感受性ドラッグデリバリーシステム（DDS）を用いる新規化学粒子線治療法の開発を目的としている。昨年度までの課題としてDDSの薬剤担持性および放射線感受性の向上があり、DDS材料のアルギン酸粘性の担持性に及ぼす影響評価および最適化、放射線照射時の酸素発生で感受性向上が期待されるアスコルビン酸を内包するDDS開発を実施した。
薬剤担持性については拡散係数により評価した。アルギン酸および塩化カルシウムの濃度を変化させた結果、低粘土のアルギン酸（1.5 wt%）で高濃度（1 wt%）の塩化カルシウム水溶液を使用して作成されたDDSの拡散係数が小さく最も良い担持性を示した。また、内包抗がん剤としてシスプラチンよりも粒子径の大きいカルボプラチンの方が担持性は向上した。これらの要因として、低粘度のアルギン酸は分子鎖が短く、また高濃度の塩化カルシム水溶液によりアルギン酸重合が促進され高密度となり薬剤移動が抑制されたものと考えられた。しかしながら、薬剤担持特性を保持したまま実用的なナノメートル径のDDSを作成することは現段階では困難であったため、マイクロメートル径以上でのDDSの担持性と放射線感受性向上に焦点を絞った。
放射線照射による薬剤放出特性を評価するために陽子線とX線照射実験を行った。陽子線照射実験は東北大学サイクロトロン・RIセンターで実施し、DDSを80MeV陽子線の15㎜幅の拡大ブラッグピーク領域で照射した。X線照射実験は東北大学病院のX線治療用ライナックを用いて行った。付与線量は陽子線、X線ともに5Gyと15Gyであり、照射による薬剤放出効果は線量依存的に確認されたが、陽子線よりもX線の方が薬剤溶出効果が高く放射線の線質に依存することが確認された。またアスコルビン酸添加のDDSで薬剤放出量が約40％増加し、DDSの放射線感受性向上が確認された。

Research Products

• [Presentation] ドラッグデリバリーシステムと荷電粒子線併用治療のためのカプセルにおける薬剤担持および放出特性の評価 (2019)
  • Author(s): 長尾 理那、寺川 貴樹、藤原 充啓、松山 成男、金 聖潤、伊藤 辰也、新堀 雄一、千田 太詩、佐藤 和宏
  • Organizer: 日本原子力学会2019年春の大会
• [Presentation] Evaluation of uncertainties in water-equivalent path lengths derived from proton computed tomography (2018)
  • Author(s): A.Terakawa, H. Hosokawa, K. Shigihara, A. Kajiyama, Y. Fujise, Hiro. Hosokawa, R. Nagao, K. Narumi, H. Ushijima, Y. Wakayama, M. Fujiwara, N. Nagano, M. Nogami and K. Hitom
  • Organizer: 10TH INTERNATIONAL SYMPOSIUM ON SWIFT HEAVY IONS IN MATTER & 28TH INTERNATIONAL CONFERENCE ON ATOMIC COLLISIONS IN SOLIDS
  • Int'l Joint Research