細胞内核融合反応誘発型粒子線がん治療法の開発

诱导细胞内核融合反应的粒子束癌症疗法的开发

基本信息

批准号：
22K19930
负责人：
寺川貴樹
金额：
$ 4.08万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-06-30 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K19930/
关键词：
粒子線治療重陽子放射線増感効果

项目摘要

本研究は、腫瘍細胞に重水素化合物薬剤を集積させた状態で重陽子線照射を行い、腫瘍細胞内で重陽子と重陽子が融合する核反応（DD反応）を誘発させて，低副作用で高い治療効果を狙う新規の重陽子線治療法の開発を目指す．重陽子線照射単独では重陽子線のブラッグピークによる治療効果であるため，陽子線治療とほぼ同様の治療効果しか期待されない．しかし，本研究の提案手法では細胞内に予め送達した重陽子とブラッグピーク形成中の照射重陽子がDD反応を起こし，反応で二次的に発生した低エネルギー陽子，三重水素，ヘリウム3（ともに高LET線に相当する）がさらなるDNA損傷を引き起こす．DD反応の断面積は入射重陽子がブラッグピークを形成する低エネルギー領域で顕著に増大するため，正常組織への影響は小さく高い腫瘍効果を実現できると期待される．令和4年度では、東北大学サイクロトロン・ラジオアイソトープセンターにおいて，治療効果を評価するための照射実験に必要となるDD反応線量シミュレーション，照射デバイスであるエネルギーフィルタ、DD反応線量計測可能なゲル線量計の開発を行った。シミュレーションではPHITSモンテカルロシミュレーションコードを用いて，DD反応による線量と線量平均された線エネルギー付与（LET）の増加効果について評価した．また、重陽子線用で拡大ブラッグピーク（SOBP）を形成するためのエネルギー変調フィルターを設計し，照射テストにおいて20mm以上の平坦な高線量域を持つSOBPなど数種類のSOBP線量分布が形成された．また，線量分布におけるDD反応の寄与を評価するため，放射線感受性ゲルを用いた線量計（ゲル線量計）と，3次元で連続的に線量分布を読出すことが可能な光CTシステムの開発を行った．

在这项研究中，氘化合物药物在肿瘤细胞中积累，并进行氘核束照射以诱发核反应（DD反应），其中氘核在肿瘤细胞内融合，从而产生低副作用，我们的目标是开发一种新的氘核疗法。旨在达到高治疗效果的方法。单独的氘核束照射根据氘核束的布拉格峰产生治疗效果，因此预计治疗效果将与质子束治疗几乎相同。然而，在本研究提出的方法中，预先递送到电池中的氘核和形成布拉格峰的照射氘核引起DD反应，并二次生成低能质子、氚和氦3（两者（对应高 LET 线）会导致进一步的 DNA 损伤。由于DD反应的截面积在入射氘核形成布拉格峰的低能区显着增加，因此预计可以在对正常组织影响很小的情况下实现较高的肿瘤效果。 2020年度，东北大学回旋加速器和放射性同位素中心将进行照射实验所需的DD反应剂量模拟，以评估治疗效果，开发作为照射装置的能量过滤器以及可测量DD反应剂量的凝胶剂量计。在模拟中，使用PHITS蒙特卡罗模拟代码来评估由于DD反应和剂量平均线性能量转移（LET）而增加剂量的效果。我们还设计了能量调制滤波器，以形成氘核束的扩展布拉格峰（SOBP），并且在辐照测试中，形成了几种类型的SOBP剂量分布，包括具有20毫米或更大平坦高剂量区域的SOBP。此外，为了评估DD反应对剂量分布的贡献，我们正在开发一种使用辐射敏感凝胶的剂量计（凝胶剂量计）和一个可以连续读出三维剂量分布的光学CT系统。。